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【6h】

基于柔性结构的精密直驱工作台预滑动摩擦抑制方法研究

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目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 精密工作台研究现状

1.3 摩擦模型及摩擦补偿研究现状

1.3.1 摩擦模型研究现状

1.3.2 摩擦补偿研究现状

1.4 本文研究内容

2 工作台系统摩擦特性研究

2.1 直线滚动导轨摩擦行为的表征

2.2 换向运动阶段动态特性分析

2.3 换向运动阶段误差分析

2.3.1 换向误差理论分析

2.3.2 实验验证

2.4 本章小结

3 新型柔性工作台原理介绍及其结构设计

3.1 新型柔性工作台原理介绍

3.2 柔性结构设计

3.2.1 柔性结构理论刚度计算

3.2.2 柔性结构有限元分析

3.3 新型柔性工作台结构设计

3.4 本章小结

4 工作台伺服控制算法研究

4.1 传统的PID控制算法

4.1.1 PID控制的基本原理

4.1.2 PID参数整定

4.2 基于摩擦模型的前馈补偿控制算法

4.3 Dahl摩擦模型参数辨识

4.4 本章小结

5 新型柔性工作台跟踪性能实验

5.1 基于dSPACE的控制方案研究

5.1.1 dSPACE半实物实时仿真系统

5.1.2 基于dSPACE的控制算法开发流程

5.2 实验方法

5.3 实验结果

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 发展与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间研究成果

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摘要

随着航空航天、微电子工业以及精密机械制造等领域的快速发展,对零件的加工精度要求也不断提高。工作台作为机械加工系统的关键部件,其运动精度直接影响零件的加工精度。在高精度的工作台系统中,摩擦干扰成为影响零件加工精度的最主要因素,尤其是在换向处遭受的预滑动摩擦干扰,导致工作台产生较大跟踪误差,严重损害了零件的加工精度。因此,如何抑制预滑动摩擦干扰对工作台系统跟踪性能的影响,已经成为了精密加工领域研究的热点问题。 本文正是针对这一实际问题展开研究,通过理论分析揭示了预滑动摩擦具有非线性特征以及滞回特性。在此基础上,提出了一种用于减小工作台换向误差的新方案:通过在工作台台面与导轨滑块之间加装低刚度的柔性结构,并结合基于摩擦模型的前馈补偿控制算法,实现对预滑动摩擦扰动的“滤除”与精准补偿,进而大幅提升工作台在换向处的跟踪精度。依据低刚度机械式滤波的思想,完成了工作台的结构设计、设备选型、装配、调试等任务,为后续的摩擦补偿实验奠定基础。 利用本文所设计的精密直驱工作台进行Dahl摩擦参数辨识实验,根据实验测量的摩擦曲线,通过最小二乘法拟合得出参数辨识结果。随后,基于Simulink搭建带有Dahl摩擦模型的前馈补偿PID控制算法,并将该控制算法导入dSPACE实时仿真系统以实现对工作台的控制作用。最终,通过多组正弦位移对比实验,证明本文提出的实验方案很好的抑制了预滑动摩擦干扰,大幅减小了工作台在换向处的跟踪误差,进而提高工作台的运动精度。

著录项

  • 作者

    崔博;

  • 作者单位

    西安理工大学;

  • 授予单位 西安理工大学;
  • 学科 机械工程;机械电子工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 孔令飞;
  • 年度 2019
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类
  • 关键词

    柔性结构; 精密; 工作台; 滑动摩擦; 抑制;

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