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科技创新年第期科技创新与应用
基于前馈控制的数控伺服系统控制方法研究
朱凌云吴婷康长乐杨璐源江勇程周成
嘉兴学院机电工程学院,浙江嘉兴
摘要:针对数控伺服系统的控制过程中存在的问题,为减小复杂曲线曲面加工的轮廓误差,提出基于前馈控制的伺服控制方法。
首先推导和构建了前馈控制器的传递函数,然后分别采用传统的控制方法和前馈控制控制方法对数控机床的伺服控制
系统进行仿真验证。实验结果表明所提出的方法能够有效地提高系统的跟踪精度,从而间接提高数控系统的轮廓加工精度。
关键词:前馈控制;伺服系统;控制
引言
随着先进制造技术的发展。现
代制造业对复杂曲线曲面零件加
工提出更高的加工精度要求。复
杂零件在加工过程中需要采用高
精度的多轴数控运动系统来实现
高性能的轮廓加工,以获得良好
的加工质量,零件在数控加工过
程中,一般存在跟踪误差和轮廓
误差两种误差。跟踪误差是指实
际位置与实际位置之间的距离;
而轮廓误差是指实际位置到期望
时可, 时闻’
轮廓之间的最短距离。这两种误
前馈控制控制方法及其跟踪误差传统控制方法及其跟踪误差
差对数控加工精度产生较大的影
响闭。图两种控制方法及其跟踪误差图
国内外一些研究人员主要从跟踪误差方面进行研究,以减小单其中,是伺服控制系统的加速度前馈部分, 是系统的速
个轴的跟踪误差,从而间接地提高轮廓加工精度。等睬用零相度前馈部分,为加速度前馈系数,为速度前馈系数。
位误差跟踪控制器进行控制,等提出将零相位跟踪控制器和仿真实验;
干扰观测器相结合的鲁棒跟踪控制方法,能够有效地提高系统的跟设数控伺服控制系统的被控对象为一价乍阶传递函数,其表达
踪精度。等睬用鲁棒控制方法对直线电机驱动十字滑台进劫:
行控制,实现高精度跟踪控制。这些方法均能够有效提高伺服系统:: :
的性能,但是控制算法比较复杂,对于嵌入式实时系统难以满足实
时性要求。根据式和,得到前馈控制器的表达式为:
前馈控制
为了提高轮廓加工精度,在反馈控制的基础上,采用前馈控制
提高位置伺服系统的跟踪性能。前馈控制是一种基于复合控制模式分别采用传统的控制以及前馈控制控制方法对数控
的控制方法。当闭环系统为连续系统时,使前馈环节与闭环系统的伺服系统进行控制,仿真实验条件:输入信号为.
传递函数之积为,从而实现输出完全重现输入。反馈加前馈控制,采样时间为,传统控制的增益系数分别为:,,
结构框图如图所示。,。两种实验方法的实际输出和跟踪误差分别如图和
所示。
结束语
针对数控加工过程中伺服系统所采用的传统控制方法存在较
大的跟踪误差等问题,提出一种基于前馈控制的位置伺服系统控制
方法,构建了前馈控制器的数学模型,并对前馈控制器进行设计和
实现,然后分别采用传统的控制方法和前馈控制方法进行仿真
图反馈前馈控制系统实验。实验结