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数控机床进给伺服系统三环PID整定控制分析
1
作者 王晓峰 易宇飞 《机械管理开发》 2025年第8期208-209,212,共3页
数控机床进给伺服系统控制性能受到机电系统力、热、磨损的共同影响,在加工过程中会产生动态误差。为全面分析数控机床进给伺服系统动态误差变化,设计了一种精度三环控制系统,建立了传动机电耦合模型,分析系统动态误差。研究结果表明:... 数控机床进给伺服系统控制性能受到机电系统力、热、磨损的共同影响,在加工过程中会产生动态误差。为全面分析数控机床进给伺服系统动态误差变化,设计了一种精度三环控制系统,建立了传动机电耦合模型,分析系统动态误差。研究结果表明:提高惯量比后,伺服系统表现出更弱响应状态,系统出现了较大的超调,最大为0.108 mm,调节时间为0.92 s,从而影响控制精度。惯性质量比变化会影响到位置准确,惯性比4.15时位置误差最小,此时可以获得最优的控制准确性。该研究有助于提高数控机床进给伺服系统位置控制精度,为后续的加工质量优化奠定一定的理论基础。 展开更多
关键词 进给伺服系统 机电耦合 动态误差 惯量比 定位精度
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考虑摩擦和间隙影响的机床进给伺服系统建模与分析 被引量：26
2
作者 刘丽兰 刘宏昭 +1 位作者 吴子英 张明洪 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期212-218,共7页
进给伺服系统的性能对数控机床的跟踪及定位精度、加工质量等有着重要的作用。摩擦和间隙的非线性会导致系统的爬行、振荡等不稳定行为。针对闭环控制的直联式进给伺服系统,建立了考虑摩擦和间隙的综合力学模型和数学模型。研究了低速... 进给伺服系统的性能对数控机床的跟踪及定位精度、加工质量等有着重要的作用。摩擦和间隙的非线性会导致系统的爬行、振荡等不稳定行为。针对闭环控制的直联式进给伺服系统,建立了考虑摩擦和间隙的综合力学模型和数学模型。研究了低速进给条件下摩擦和间隙非线性对工作台输出的影响,得出了工作台产生爬行现象的几种可能条件,并给出消除进给系统爬行现象的几种常见措施。所得结论为进给伺服系统的优化设计和性能预测提供了理论支持。 展开更多
关键词 机床 进给伺服系统 摩擦 间隙 爬行 模型
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考虑摩擦影响的重型车床横向进给伺服系统建模与分析 被引量：19
3
作者 吴子英 刘宏昭 刘丽兰 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期86-93,共8页
进给伺服系统的性能对数控(Computer numerical control,CNC)机床的跟踪及定位精度、零件加工表面质量等有着重要的影响。摩擦的非线性还会导致系统产生爬行行为。结合Karnopp摩擦模型的建模思想,对导轨接触面建立一种改进的Stribeck摩... 进给伺服系统的性能对数控(Computer numerical control,CNC)机床的跟踪及定位精度、零件加工表面质量等有着重要的影响。摩擦的非线性还会导致系统产生爬行行为。结合Karnopp摩擦模型的建模思想,对导轨接触面建立一种改进的Stribeck摩擦模型,针对闭环控制的某重型车床的横向进给系统,建立综合考虑轴的扭转刚度、齿轮的啮合刚度、丝杠螺母副接触刚度、丝杠轴和轴承轴向刚度、导轨接触面摩擦的进给伺服系统的多自由度力学模型和数学模型,研究低速进给下各个刚度变化对工作台输出的影响,找出机械传动系统中的刚度薄弱环节。现场试验测试工作台不同进给位置下的临界爬行速度,得出临界爬行速度与丝杠的轴向刚度的关系,理论分析与试验结果相吻合。所得结论可为该重型车床横向进给伺服系统的优化设计和性能预测提供理论支持。 展开更多
关键词 进给伺服系统 摩擦 低速 爬行 重型车床
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大型数控车床进给伺服系统建模与分析 被引量：7
4
作者 刘丽兰 刘宏昭 +1 位作者 吴子英 王建平 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期32-36,共5页
针对某大型数控车床的横向进给伺服系统,建立考虑摩擦和传动刚度的综合力学模型与数学模型。通过数值仿真分析低速进给下静动摩擦力差值和传动刚度变化对工作台输出的影响,得出工作台产生爬行运动的可能性条件。该型数控车床横向进给系... 针对某大型数控车床的横向进给伺服系统,建立考虑摩擦和传动刚度的综合力学模型与数学模型。通过数值仿真分析低速进给下静动摩擦力差值和传动刚度变化对工作台输出的影响,得出工作台产生爬行运动的可能性条件。该型数控车床横向进给系统现场实验的结果验证了理论分析的合理性。所得结论为数控机床进给伺服系统的稳定性和加工精度的提高提供了研究基础。 展开更多
关键词 进给伺服系统 摩擦 刚度 爬行
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数控机床进给伺服系统研究进展 被引量：7
5
作者 吴子英 刘宏昭 +1 位作者 王胜 刘丽兰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期148-155,160,共9页
针对目前数控机床进给系统的发展状况,首先描述了进给系统的几种结构形式,分析了不同结构形式的特点及适用场合。然后介绍了进给系统运动性能的预测及检测方法。并且系统地阐述了几种进给系统力学模型及其特点,分析了进给系统中影响进... 针对目前数控机床进给系统的发展状况,首先描述了进给系统的几种结构形式,分析了不同结构形式的特点及适用场合。然后介绍了进给系统运动性能的预测及检测方法。并且系统地阐述了几种进给系统力学模型及其特点,分析了进给系统中影响进给系统动态性能的非线性因素,详细论述了多种摩擦和间隙控制补偿方案及其各自特点。最后,针对当前进给系统建模及控制方面存在的不足提出了几点展望,为今后进给系统的相关研究提供了参考。 展开更多
关键词 进给伺服系统 传动结构 性能预测 力学建模 控制补偿
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低速下机床进给伺服系统稳定性研究 被引量：6
6
作者 刘丽兰 刘宏昭 +1 位作者 吴子英 原大宁 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期187-190,194,共5页
以PID控制的数控机床进给伺服系统为研究对象,研究了低速进给时非线性摩擦对系统的稳定性的影响。采用新的连续摩擦模型,建立了含非线性摩擦的系统单自由度等效模型,同时也计入了负载干扰的影响。基于Tay-lor级数展开,将非线性滑动摩擦... 以PID控制的数控机床进给伺服系统为研究对象,研究了低速进给时非线性摩擦对系统的稳定性的影响。采用新的连续摩擦模型,建立了含非线性摩擦的系统单自由度等效模型,同时也计入了负载干扰的影响。基于Tay-lor级数展开,将非线性滑动摩擦线性化,给出了系统稳定性判别条件的解析表达式。该判别条件可以用来确定PID控制参数以避免系统不稳定。仿真和实验均验证了判别条件的有效性,为预测和消减低速进给时摩擦引起的爬行现象提供了一种简单有效的方法。 展开更多
关键词 进给伺服系统 爬行 稳定性 摩擦
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自适应遗传算法在直线电机进给系统伺服参数优化中的应用研究 被引量：13
7
作者 杨泽青 张炳寅 +2 位作者 刘丽冰 彭凯 黄凤荣 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2019年第12期1921-1927,共7页
针对传统经验方法难以得到合理的直线电机进给伺服系统控制参数,提出一种改进的自适应遗传算法对直线电机伺服系统五个控制参数进行同步优化。在分析直线电机进给系统控制原理的基础上,采用实数编码对控制参数进行编码生成种群,根据控... 针对传统经验方法难以得到合理的直线电机进给伺服系统控制参数,提出一种改进的自适应遗传算法对直线电机伺服系统五个控制参数进行同步优化。在分析直线电机进给系统控制原理的基础上,采用实数编码对控制参数进行编码生成种群,根据控制需求确定了由误差积分项、超调量惩罚项、稳定时间项组成的适应度函数,为加快遗传算法的收敛速度、防止算法进入局部收敛,采用非线性变化的自适应交叉率和变异率对算法进行改进。仿真结果显示,改进的自适应遗传算法在保证系统无超调的情况下使稳定时间达到4.1 ms,优于"三环参数整定法"的39 ms和传统遗传算法的5.9ms,相比于三环参数整定法系统达到稳态所需要的时间减少了89.4%;采用改进的自适应遗传算法后正弦信号的平均相对跟随误差绝对值为24.70%,优于"三环参数整定法"和传统遗传算法的51.02%和24.77%。因此,改进的自适应遗传算法在解决直线电机伺服系统多控制参数同步优化问题时,性能优于"三环参数整定法"和传统遗传算法。 展开更多
关键词 直线电机 参数优化 进给伺服系统 遗传算法
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基于蚁群算法和神经网络的数控机床故障诊断技术研究 被引量：23
8
作者 吴冬敏 邵剑平 芮延年 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第1期165-167,共3页
为了克服BP神经网络收敛速度慢、易于陷入局部极小点的缺点,在研究蚁群算法优化神经网络训练算法的基础上,以数控机床的进给伺服系统故障诊断为例,建立其故障诊断模型。利用训练后的蚁群神经网络对其进行故障诊断,并把BP神经网络和蚁群... 为了克服BP神经网络收敛速度慢、易于陷入局部极小点的缺点,在研究蚁群算法优化神经网络训练算法的基础上,以数控机床的进给伺服系统故障诊断为例,建立其故障诊断模型。利用训练后的蚁群神经网络对其进行故障诊断,并把BP神经网络和蚁群神经网络的训练和诊断结果相比较。实验结果表明:蚁群神经网络比BP神经网络的收敛速度快、运算效率高、识别能力强。这说明蚁群神经网络应用于数控机床的故障诊断中,可有效地提高故障诊断的准确度和效率,具有良好的应用效果。 展开更多
关键词 蚁群算法 神经网络 数控机床 进给伺服系统 故障诊断
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数控机床进给伺服系统模糊PID控制研究 被引量：16
9
作者 罗和平 汲军 +1 位作者 杨赫然 孙鲁尧 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第12期159-162,共4页
数控机床进给伺服系统的各个环节具有较强的时变参数性和非线性,并且易被进给系统的振动和负载所扰动,传统PID调节方式缺乏对这种复杂耦合系统的自适应性。现将具有较好鲁棒性的模糊控制方法与传统PID控制方法相联合,既继承了传统方法... 数控机床进给伺服系统的各个环节具有较强的时变参数性和非线性,并且易被进给系统的振动和负载所扰动,传统PID调节方式缺乏对这种复杂耦合系统的自适应性。现将具有较好鲁棒性的模糊控制方法与传统PID控制方法相联合,既继承了传统方法简便、准确、快速的优势,又融入了模糊推理方法,对其参数进行调节,使之具有灵活变动的能力。对所生产某型数控车床的进给伺服系统建立数学模型并进行仿真研究,由仿真输出曲线可以看出,模糊PID控制方法较传统PID控制方法的控制效果更好。 展开更多
关键词 数控机床 进给伺服系统 模糊PID控制 控制仿真
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零传动机床的高速直线进给单元的伺服动刚度研究 被引量：14
10
作者 马平 陈振环 +1 位作者 李劼科 张伯霖 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第7期575-577,581,共4页
通过对直线电机进给伺服系统的结构特点和组成原理进行分析 ,推导出直线电机进给系统控制模型 ,利用Matlab&Simulink软件对模型进行了仿真 ,并结合GD - 3型直线进给单元的伺服刚度的实验研究 ,分析了控制参数对直线电机伺服刚度的... 通过对直线电机进给伺服系统的结构特点和组成原理进行分析 ,推导出直线电机进给系统控制模型 ,利用Matlab&Simulink软件对模型进行了仿真 ,并结合GD - 3型直线进给单元的伺服刚度的实验研究 ,分析了控制参数对直线电机伺服刚度的影响规律。 展开更多
关键词 直线电机 进给系统 伺服刚度 仿真
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机电-刚柔耦合特性作用下线性进给系统动力学分析 被引量：13
11
作者 李杰 谢福贵 +3 位作者 刘辛军 刘大炜 李福华 姜忠 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第17期60-69,共10页
动力学特性是影响进给系统动态误差的关键因素。机电-刚柔耦合特性作用下动态误差的产生机理尚未得到系统性阐述,这使得进给系统动力学优化和动态误差抑制研究依然存在一定盲区。考虑线性进给系统的集中柔性和分布柔性特征,构建了进给... 动力学特性是影响进给系统动态误差的关键因素。机电-刚柔耦合特性作用下动态误差的产生机理尚未得到系统性阐述,这使得进给系统动力学优化和动态误差抑制研究依然存在一定盲区。考虑线性进给系统的集中柔性和分布柔性特征,构建了进给系统的机电-刚柔耦合动力学模型,通过数值仿真讨论了进给系统对阶跃信号和正弦信号的响应特性,分析了线性进给系统动态误差的产生过程及各类因素对动态误差的影响规律。所构建的机电-刚柔耦合动力学模型能够系统性地阐述动态误差的产生过程,可为直线进给系统动力学优化设计以及动态误差抑制研究奠定理论基础。 展开更多
关键词 进给轴 机电耦合 刚柔耦合 动力学特性 三环控制
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低频伺服力激励下进给系统建模与动态响应分析 被引量：27
12
作者 王磊 刘海涛 +2 位作者 梁滔 马晓波 赵万华 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期80-86,共7页
针对精密丝杠直线进给系统在低频伺服力激励下产生动态响应的原因及机理进行了建模研究,提出了一种进给系统动力学模型。其特色在于不同于伺服输出力高频成分或其他方向高频激励可能会引起机械系统共振的建模分析,描述了伺服电动机的伺... 针对精密丝杠直线进给系统在低频伺服力激励下产生动态响应的原因及机理进行了建模研究,提出了一种进给系统动力学模型。其特色在于不同于伺服输出力高频成分或其他方向高频激励可能会引起机械系统共振的建模分析,描述了伺服电动机的伺服输出力的低频谐波成分对进给系统动态响应的影响。采用集中参数法建立了进给系统的动力学模型,利用拉格朗日方法,推导了精密车床进给系统的运动方程。仿真和试验结果表明:1伺服力矩中存在着众多的谐波成分,频率数值远远低于进给系统的第一阶固有频率66 Hz,而且随着速度的增大,频率分量增大;2刀尖点在z轴进给方向振型所对应的第一个固有频率,仿真与试验结果误差在5%之内,验证了所建动力学模型的有效性;3与测量的匀速运动下刀塔运动速度响应对比,所建模型能有效地反映伺服输出力低频谐波成分对机械系统动态响应的影响;响应的幅值变化量15%左右。最后指出,在精密机床进给系统设计中,必须考虑伺服激励的低频谐波成分带来机械系统的微小强迫振动。 展开更多
关键词 伺服力激励 进给系统 低频 摩擦力 建模
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数控机床摩擦误差自适应补偿方法研究 被引量：11
13
作者 冯斌 梅雪松 +1 位作者 杨军 牟恩旭 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期65-69,96,共6页
为了提高数控机床的加工精度,降低由摩擦造成的轮廓误差,针对传统摩擦误差补偿方法难以达到最优补偿效果的问题,提出了一种针对数控机床进行摩擦误差自适应补偿的方法。该摩擦误差补偿方法通过摩擦补偿参数学习算法对摩擦误差补偿脉冲... 为了提高数控机床的加工精度,降低由摩擦造成的轮廓误差,针对传统摩擦误差补偿方法难以达到最优补偿效果的问题,提出了一种针对数控机床进行摩擦误差自适应补偿的方法。该摩擦误差补偿方法通过摩擦补偿参数学习算法对摩擦误差补偿脉冲幅值进行粗、精学习,并采用广义回归神经网络拟合生成具有高精度的摩擦补偿脉冲幅值函数,实现了对摩擦误差自适应补偿。对XY轴工作台的摩擦误差自适应补偿实验结果表明,不同工况下过象限处的圆轮廓误差峰值及摩擦补偿效果评价值均降低55%以上,与常规矩形摩擦补偿脉冲相比,具有对伺服进给系统冲击小、摩擦补偿特性适应性强和补偿效果好的优点,能够有效地提高机床的加工精度。 展开更多
关键词 摩擦误差 误差补偿 伺服进给系统 加工精度
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数控进给伺服系统的模糊免疫自适应PID控制研究 被引量：8
14
作者 柴光远 赵鹏兵 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2009年第8期74-77,共4页
针对数控进给伺服系统的特点及其性能要求,应用免疫反馈系统的原理和模糊控制理论,在传统PID控制基础上设计出一种模糊免疫自适应PID控制器。运用模糊免疫PID控制,通过模糊控制规则对PID参数进行实时修改,使系统具有较好的自适应能力和... 针对数控进给伺服系统的特点及其性能要求,应用免疫反馈系统的原理和模糊控制理论,在传统PID控制基础上设计出一种模糊免疫自适应PID控制器。运用模糊免疫PID控制,通过模糊控制规则对PID参数进行实时修改,使系统具有较好的自适应能力和较强的鲁棒性。在MATLAB环境下对进给伺服系统进行了动态仿真。仿真结果表明,模糊免疫自适应PID控制器的控制性能远优于常规PID控制器,即使在外界干扰和系统工况发生变化时,此控制器也具有很好的快速响应特性和较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 进给伺服系统 免疫反馈 模糊免疫PID控制 自适应 仿真
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S/X/Ka频段天伺馈系统关键技术分析 被引量：21
15
作者 王永华 王万玉 《电讯技术》 北大核心 2013年第8期1058-1063,共6页
采用Ka频段进行星地数据传输是解决数据传输频带资源紧张的有效技术途径,将成为星地数据传输的发展方向。针对目前国内外对S/X/Ka地面接收系统缺乏深入的技术研究和工程化产品的问题,分析研究了S/X/Ka天伺馈系统的关键技术,提出了主要... 采用Ka频段进行星地数据传输是解决数据传输频带资源紧张的有效技术途径,将成为星地数据传输的发展方向。针对目前国内外对S/X/Ka地面接收系统缺乏深入的技术研究和工程化产品的问题,分析研究了S/X/Ka天伺馈系统的关键技术,提出了主要技术指标需求及关键技术实现途径。研究结果可为系统的设计、研制加工等提供技术参考。 展开更多
关键词 遥感卫星 数据接收系统 S X Ka天伺馈系统 面精度 三频馈源 动态性能
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基于改进Dahl模型的进给伺服系统摩擦特性与补偿研究 被引量：4
16
作者 彭洋 余晓流 谈莉斌 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2014年第1期114-117,121,共5页
针对进给伺服系统存在非线性摩擦的问题,介绍了一种改进的Dahl模型,该模型改善了Dahl模型的稳定性且能描述滞-滑现象。基于该模型建立了考虑摩擦的系统综合数学模型,分析了摩擦对系统性能的影响;同时,对系统采用固定摩擦补偿,并利用遗... 针对进给伺服系统存在非线性摩擦的问题,介绍了一种改进的Dahl模型,该模型改善了Dahl模型的稳定性且能描述滞-滑现象。基于该模型建立了考虑摩擦的系统综合数学模型,分析了摩擦对系统性能的影响;同时,对系统采用固定摩擦补偿,并利用遗传算法对摩擦参数进行了辨识。结果表明,改进的Dahl模型摩擦补偿有效地消除了系统因摩擦而产生的"死区"、"平顶"等不良现象,提高了系统的运动精度和定位精度。 展开更多
关键词 改进的Dahl模型 进给伺服系统 非线性摩擦 摩擦补偿 参数辨识
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基于SIMULINK的伺服进给系统仿真模型与分析 被引量：8
17
作者 孙军 刘伟 +2 位作者 田龙 朱伟 汤海伦 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2013年第3期80-83,共4页
为了方便和准确的研究影响数控机床伺服进给系统性能的各种因素以及设计更加优良性能的系统,在分析一般数控机床伺服进给系统基础之上,依据经典机械动力学原理,建立了一种伺服进给系统的仿真模型。利用Matlab/Simulink仿真工具对影响该... 为了方便和准确的研究影响数控机床伺服进给系统性能的各种因素以及设计更加优良性能的系统,在分析一般数控机床伺服进给系统基础之上,依据经典机械动力学原理,建立了一种伺服进给系统的仿真模型。利用Matlab/Simulink仿真工具对影响该系统的系统刚度、工作台质量以及间隙、摩擦力、切削力等因素进行了综合的动态仿真,得到了工作台输出速度和输出位移的响应曲线。结果表明,采用所建模型,可以快速有效的对系统进行动态模拟仿真,并且能够很直观的观察和对比仿真结果,得到的相应结论对以后伺服进给系统的优化提升和设计改造具有一定的实用价值和参考价值。 展开更多
关键词 数控机床 伺服进给系统 仿真模型
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直线电机进给伺服系统的自适应模糊位置控制研究 被引量：5
18
作者 韩江 苏志远 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期136-139,共4页
文章针对电机引入的非线性、参数不确定性及对位置伺服系统快速定位和无超调的要求问题,采用一种新的位置控制方法,即基于ITAE最优控制的对量化因子和比例因子进行在线寻优的自适应模糊控制方法。仿真及实验结果表明,这种模糊位置控制... 文章针对电机引入的非线性、参数不确定性及对位置伺服系统快速定位和无超调的要求问题,采用一种新的位置控制方法,即基于ITAE最优控制的对量化因子和比例因子进行在线寻优的自适应模糊控制方法。仿真及实验结果表明,这种模糊位置控制器具有良好的稳态精度和动态响应,与传统比例位置控制的伺服系统相比,具有良好的动态、稳态性能以及较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 数控机床 自适应模糊位置控制 进给伺服系统 永磁直线伺服电机
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3-PTT串并联数控机床伺服系统运动学耦合特性研究 被引量：4
19
作者 张邦成 王占礼 +2 位作者 王义强 蔡赟 姚禹 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期316-321,共6页
为分析串并联机构运动学耦合问题,提出了一种串并联机构的运动学正、逆解耦分析方法,分析了3-PTT串并联机床伺服进给系统加工过程中运动学耦合机理,建立了耦合模型。针对串并联机构虎克铰结构和运动特性,采用位姿解耦的方法进行分析。... 为分析串并联机构运动学耦合问题,提出了一种串并联机构的运动学正、逆解耦分析方法,分析了3-PTT串并联机床伺服进给系统加工过程中运动学耦合机理,建立了耦合模型。针对串并联机构虎克铰结构和运动特性,采用位姿解耦的方法进行分析。在此基础上,以加工螺旋线轨迹为仿真实例,应用ADAMS和Matlab对模型进行联合仿真分析。仿真及试验结果表明:3-PTT串并联数控机床伺服进给系统加工过程中运动速度快且耦合误差小,运动轨迹符合运动学规律,可较好地反映运动耦合状态。该研究过程实现了3-PTT串并联机构运动学解耦。 展开更多
关键词 串并联机构 伺服进给系统运动学耦合 解耦
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数控伺服进给系统中摩擦补偿控制研究进展 被引量：13
20
作者 袭著燕 张涛 路长厚 《现代制造工程》 CSCD 2006年第1期21-25,93,共6页
首先分析在高精度数控机床工作台伺服进给系统中进行摩擦补偿控制的必要性,其次介绍摩擦力模型研究方面的现状,然后着重总结数控机床工作台进给伺服系统领域采用的各种摩擦补偿技术研究成果。最后,指出了该领域研究存在的问题,展望了该... 首先分析在高精度数控机床工作台伺服进给系统中进行摩擦补偿控制的必要性,其次介绍摩擦力模型研究方面的现状,然后着重总结数控机床工作台进给伺服系统领域采用的各种摩擦补偿技术研究成果。最后,指出了该领域研究存在的问题,展望了该领域的发展方向。 展开更多
关键词 摩擦 摩擦建模 摩擦补偿 控制 数控机床 伺服进给系统
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