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滚珠丝杠伺服进给系统的稳定性是系统正常工作的前提。空心滚珠丝杠、实心滚 珠丝杠的稳定性用开环伯德图来验证,并从理论上用劳斯判据证明了从电机到工作台 机械部分系统的稳定性。根据上面的分析及表4.1、表4.2中的参数在 MATLAB/Simulink中建立整个系统、部分系统[4G'53]的仿真模型分别如图4.2、图4.3。
论文以某一型号的精工加工中心的伺服进给系统为研宄对象,探讨了空心滚珠丝 杠的数学模型、边界条件、仿真分析等,为空心滚珠丝杠的应用提供理论依据。该课 题的研宄不仅具较高的好理论研究价值,而且有重要的工程实践应用价值。滚珠丝杠 伺服进给系统发热问题是制约精工机床向高速、高精度发展的瓶颈问题,这一课题的 研宄有助于提升我国的精工机床伺服进给系统的水平。论文的主要研宄内容和结论如 下:
本文对空心滚珠丝杠在机床伺服进给系统的应用做了深入的探讨,得出了重要的 研宄结论;然而在时间紧迫的情况下,有一些问题仍需有待解决。因此,在现有研宄 的基础上,可以考虑以下几个方面:
事实上,不论是单纯的增大驱动速度,减小工作台质量和静动摩擦系数之差,还是 提高系统的传动刚度和阻尼都不能完全解决爬行问题,由于加工零件的尺寸形状、机床 的材料和经费等各方面因素综合考虑下来,很难达到最优的参数比,说明应用这种方法 改善爬行具有一定的局限性。
根据爬行的ADAMS仿真模型,在导轨加入模拟振动源[46~52]来模拟在现实中机床在 工作时导轨出现振动。基于ADAMS中的View平台,在导轨上添加移动副,加入驱动 速度,调整合适的速度参数,设置驱动速度仍为8mm/s,工作台质量15Kg,静动摩擦系数 之差为0.05,系统的弹簧刚度和阻尼分别为1000N/mm和IN.s/mm ,后加入的移动副参 数设置最初值为零,在此参数下仿真结果图和图3.2完全一致。添加了移动副的ADAMS 模型图如下所示:
为了能够更加准确的对振动源的频率和幅值进行控制,需要对不同频率下幅值的分 布范围进行深入的讨论。
PID自动调节,又称自动控制(比例一微分一积分控制器),是工业应用控制中常 见的反馈回路部件。PID控制器问世至今己有近70年历史,它以其结构简单、稳定 性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参 数不能完全确定时,自适应控制和鲁棒控制可以克服系统中所包含的不确定性,达到 优化控制的目的。当系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定时,应 用PID控制技术最成为了******选择之一。下图是一个简易PID控制器:
PID控制器的本质是被控对象输出(也就是控制器出入)跟控制输出的函数映射关 系。PID在线性时不变的基础上限制到三个自由度,有P控制、PI控制和PID控制。根 据PID控制的特点(不是基于模型的控制方法),在模型图2.3上加入PID控制系统模 拟仿真后,完全抑制住了爬行。
为了与实心滚珠丝杠对比,论文在做了实心滚珠丝杠在不同的进给速度下的仿真 之后,接下来仿真空心滚珠丝杠在不同的转速下的温度分布及热位移的规律。