三坐标测量机运动控制系统设计与仿真

论文摘要

三坐标测量机作为产品质量的检测仪器,其运动控制系统的性能是产品质量控制的重要保证。本文以三坐标测量机的运动控制系统为对象,基于MATLAB/Simulink软件平台对其运动控制系统进行了设计与仿真,采用模糊+PID算法对系统阶跃响应超调现象的控制方法进行了研究。主要研究内容如下:以静压气浮导轨为研究对象,采用经典力学理论推导出静态下静压气浮块底部压力分布,获得了静压气浮导轨运动时的摩擦力与其影响因素之间的关系。完成了三坐标测量机运动控制系统的主要部件选型及计算,采用VC++语言开发了上位机运动控制及监控软件;使用可编程多轴运动控制器（PMAC）语言开发了下位机运动控制软件模块及可编程逻辑控制软件。对三坐标测量机运动控制系统各个部件进行模块化与参数化设计,并对不同控制方式下系统特性进行了仿真。针对三坐标测量机频繁的启停状态,采用梯形加减速控制策略,避免了超调的发生。采用模糊+PID控制算法替代控制器原有的PID算法,解决了阶跃响应上升沿尖锐超调问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 文献综述与研究现状分析
• 1.2.1 三坐标测量机
• 1.2.2 运动控制技术
• 1.2.3 文献研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 静压气浮导轨摩擦力分析
• 2.1 前提假设
• 2.2 单孔矩形静压气浮块压力分布
• 2.2.1 受力分析及流速解析
• 2.2.2 静态压力分布
• 2.3 多孔矩形静压气浮块压力分布
• 2.4 多孔矩形静压气浮块摩擦力分析
• 2.5 本章小结
• 3 三坐标测量机运动控制系统设计
• 3.1 运动控制系统的组成及分类
• 3.2 运动控制系统部件的选择
• 3.3 运动控制器
• 3.3.1 运动控制器的分类
• 3.3.2 PMAC运动控制器
• 3.4 直流伺服电机
• 3.4.1 直流伺服电机的选择原则
• 3.4.2 负载惯量的计算
• 3.4.3 负载转矩的计算
• 3.4.4 计算实例
• 3.5 伺服放大器
• 3.5.1 伺服放大器选择原则
• 3.5.2 计算实例
• 3.6 软件开发
• 3.6.1 PC机控制软件开发
• 3.6.2 PMAC软件开发
• 3.7 本章小结
• 4 运动控制系统建模及仿真
• 4.1 直流伺服电机建模及仿真
• 4.1.1 直流伺服电机建模
• 4.1.2 直流伺服电机仿真
• 4.2 伺服放大器模型
• 4.3 PMAC模型
• 4.4 系统仿真
• 4.5 梯形加减速仿真
• 4.6 本章小结
• 5 模糊+PID控制算法研究
• 5.1 PID控制算法
• 5.2 模糊控制算法
• 5.3 模糊+PID算法及仿真
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文