数控机床性能仿真系统方案研究与实现

摘要

数控机床高速高精动态性能的研究无论是对现有数控机床的性能强化还是对新型数控机床的开发,都具有十分重要的理论和实践意义.本文针对数控机床性能研究的特点,结合虚拟样机技术在系统分析上的优势,提出了基于虚拟样机技术的性能仿真系统实现方案.主要完成了以下的工作:1、在对数控机床动态性能仿真系统分析的基础上,引入了虚拟样机技术作为性能仿真系统实现的核心技术,并对仿真系统的总体方案进行了研究.2、针对数控机床的组成特点及性能仿真系统的抽象建模的需要将数控机床划分为有机关联的单学科系统及模型.研究了机械动力学和控制系统的建模方法,并分别利用相关学科理论和软件建立了数控机床伺服进给系统的理论模型和仿真模型.3、研究了机械系统中摩擦的非线性特性及不同摩擦模型的特点.并根据伺服进给系统中摩擦的特点选择了基于Karnopp模型的摩擦非线性模型,并在MATLAB/Simulink中得到实现.4、分析了两种工程软件ADAMS和MATLAB的特点,研究了ADAMS和MATLAB的接口方法.提出了在ADAMS中建立性能仿真环境,通过ADAMS/Control接口和Simulink中建立的控制系统模型的有机集成,初步实现了数控机床性能仿真系统.利用该仿真系统,分析了摩擦对伺服进给系统定位精度的影响.

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1课题概述

1.2虚拟样机技术概况

1.3虚拟样机在性能仿真系统中的应用及相关理论

1.4本课题的主要工作

2数控机床与性能仿真系统

2.1数控机床的系统组成

2.2性能仿真系统总体方案分析

2.3数控机床仿真系统方案的实现

2.4本章小结

3摩擦非线性建模综述

3.1摩擦概述及分类

3.2摩擦非线性及其对进给伺服系统的影响

3.3摩擦模型的建立

3.4本章小结

4进给伺服系统理论建模及其仿真模型的实现

4.1进给伺服系统的理论建模

4.2进给伺服机械子系统建模实现

4.3电机驱动子系统的建模仿真实现

4.4控制子系统的建模仿真实现

4.5本章小结

5性能仿真系统集成及联合仿真技术

5.1 ADAMS/MATLAB联合仿真技术

5.2数控机床伺服进给性能仿真系统的集成

5.3仿真结果分析实例

5.4本章小结

6总结与展望

6.1全文工作总结

6.2研究展望

致谢

参考文献

附录1攻读硕士学位期间发表的论文