基于ILC的典型非圆截面零件数控切削系统应用研究

论文摘要

随着信息产业和经济全球化的不断发展，数控机床在国民经济中发挥着越来越重要的作用，高速度、高精度数控机床的研究已经成为衡量一个国家科技水平的重要标志之一。伺服驱动系统是数控装置和机床的中间环节，是数控机床的重要组成部分，从控制论观点出发，对现代高速度、高精度数控系统的技术要求可以归纳为对伺服系统的稳定性和动态性等品质指标的要求。在实际伺服系统中，控制精度是衡量伺服系统性能的重要尺度。因此，如何选择合适的控制方法来提高伺服系统的控制精度已经成为国内外学者研究的重点。本文的研究工作主要包括以下几个方面：1.介绍了迭代学习控制的研究现状，包括迭代学习控制的原理、过程描述、研究内容及应用现状，针对迭代学习控制过程的收敛性及学习速度进行了重点分析。2.基于数控机床零件切削原理，对数控机床伺服切削系统进行研究，分析指出了进给轴驱动伺服刀架的跟随误差是影响数控机床零件加工精度的主要原因，建立了数控机床伺服进给切削系统的数学模型，所建系统模型的通用性及适用性比较强。3.针对一些非圆截面零件仿形加工过程中靠模准备周期长、调整复杂、加工效率及加工精度低的缺点，指出了应用高精度数控机床解决该类零件加工过程的必要性，阐述了该类零件的加工原理及过程。4.结合ILC原理和非圆截面零件的加工过程，论述了ILC方法在解决非圆截面零件加工中的可行性，提出了应用ILC方法解决数控机床非圆截面零件加工精度的控制方案。5.针对所建系统模型，分别采用D型、PD型、PID型迭代学习律进行数值仿真比较，检验ILC方法应用于该类典型非圆截面零件加工中的可行性和有效性。数值仿真重点分析了系统初态偏差、学习律参数、学习系统结构对于ILC系统性能和学习速度的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 数控机床伺服系统的研究现状
• 1.3 迭代学习控制的研究内容及应用现状
• 1.4 论文的研究内容与组织结构
• 1.5 本章小结
• 第二章 数控机床伺服系统概述
• 2.1 数控机床伺服系统的概念及组成
• 2.2 数控机床伺服系统零件切削原理
• 2.3 数控机床伺服系统控制结构
• 2.4 数控零件加工精度影响因素分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 数控机床伺服系统的分析与建模
• 3.1 数控机床伺服进给系统组成环节
• 3.2 数控机床伺服进给系统数学模型
• 3.3 本章小结
• 第四章 非圆截面零件数控系统ILC控制策略
• 4.1 迭代学习控制原理及过程描述
• 4.1.1 动力学特征的可重复性
• 4.1.2 初始定位
• 4.1.3 跟踪任务
• 4.1.4 停止条件
• 4.1.5 开闭环算法
• 4.2 数控机床非圆截面零件加工系统
• 4.2.1 非圆截面零件数控系统工作原理
• 4.2.2 迭代学习控制理论解决非圆截面零件加工的可行性
• 4.2.3 典型正弦曲线截面零件加工过程描述
• 4.3 迭代学习控制器的设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 典型非圆截面数控切削系统ILC仿真
• 5.1 初态严格重复下系统性能分析
• 5.1.1 D型学习律及仿真
• 5.1.2 PD型学习律及仿真
• 5.1.3 PID型学习律及仿真
• 5.1.4 仿真比较
• 5.2 迭代初态固定下系统性能分析
• 5.3 学习律参数对系统影响分析
• 5.4 算法的学习结构对系统影响分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件