五轴并联抛光机器人抛光力建模与控制

摘要

抛光作为零件的最后一道加工工序,直接影响着零件的外观及使用寿命,随着科技的发展,越发凸显其重要性。抛光影响因素复杂,本文在Preston假设的基础上推导出抛光的去除函数,针对已研制的五轴并联抛光机器人,尝试通过控制抛光压力恒定来改善抛光质量。
　　本文首先介绍了抛光的各种影响因素,在Preston假设的基础上，针对直线轨迹和阿基米德螺线轨迹分别建立了抛光去除函数模型,并给出抛光质量评价指标,通过Matlab仿真,实现轨迹的优化。接着介绍了抛光伺服平台的组成:永磁同步直线电机完成抛光伺服平台的进给动作,电主轴带动抛光盘完成抛光盘的旋转切削动作。然后建立了抛光伺服平台的动力学模型。由于抛光压力是由直线电机的位移产生,为了实现恒定压力抛光,建立了永磁同步直线电机的数学模型,设计了其电流环和速度环。由于抛光压力和直线电机的位移耦合在一起,必须进行力/位置混合控制,设计了动平台的力环和位置环模型。通过Matlab/Simulink建立了抛光伺服平台的仿真模型,首先力控制器和位置控制器采用常规PID控制器,给出了仿真结果,通过分析发现采用常规PID具有超调量比较大、稳定时间比较长的缺陷,为了改善控制效果,设计了专家PID控制器,很好地解决了常规PID控制器的缺陷,为进一步实验工作奠定了理论基础。

目录

摘 要

ABSTRACT

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外相关技术的发展现状

1.2.1 国内外自由曲面抛光方法的研究现状

1.2.2 力控制方法研究现状

1.3 课题来源及主要研究内容

1.3.1 课题来源

1.3.2 课题主要研究内容

第2章 抛光工艺

2.1 引言

2.2 影响抛光的因素

2.3 抛光效果评价指标

2.4 抛光假设条件及去除量的影响因素

2.5直线轨迹抛光去除函数建模和轨迹优化

2.5.1 直线轨迹抛光去除函数建模

2.5.2 直线轨迹优化

2.6 阿基米德螺线轨迹抛光去除函数建模及和轨迹优化

2.6.1 阿基米德螺线轨迹去除函数建模

2.6.2 阿基米德螺线的优化

2.7 本章小结

第3章 抛光伺服平台系统的建模

3.1 引言

3.2 抛光伺服平台系统简介

3.3 抛光伺服平台控制系统动力学分析

3.4永磁同步直线电机基本结构及工作原理

3.4.1 永磁同步直线电机的基本结构

3.4.2 永磁同步直线电机的工作原理

3.5 交流永磁同步直线电机的矢量控制原理

3.5.1 电流矢量控制坐标变换

3.5.2 直线电机电磁推力推导

3.6 抛光伺服平台的永磁同步直线电机动力学建模

3.7 本章小结

第4章 抛光伺服平台电流环和速度环控制策略

4.1 引言

4.2 直线电机三闭环伺服系统的控制策略

4.3 抛光伺服平台的直线电机的电流环的建模与仿真

4.4 抛光伺服平台速度环的建模与仿真

4.5 本章小结

第5章 抛光伺服平台力位混合控制策略

5.1 引言

5.2 抛光伺服平台力环、位置环设计

5.3 基于PID控制器的力/位置混合控制

5.4 基于专家PID控制器的力/位置混合控制

5.5 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢