LMKR型并联机床数控系统规划控制与伺服控制的研究

摘要

该文结合开发新一代并联机床数控系统的需要,对LMKR型并联机床数控系统的规划控制与伺服控制进行了较为深入的研究,涉及到并联机构运动学理论、规划控制、插补算法及插补误差分析、伺服控制等内容.论文的主要工作如下:1、利用并联机构运动学理论对LMKR型并联机床数控系统的运动学控制模型进行了深入地研究,建立了LMKR并联机床的运动学位置逆解模型、速度逆解模型.在此基础之上,结合LMKR型并联机床的设计参数推导了由操作空间的刀具位姿求解关节空间中各伺服轴运动量的解析表达式.2、根据LMKR型并联机床的新特点——机械结构简单而控制复杂,在操作空间与关节空间的控制关系上存在着严重的非线性和深度耦合.该文给出了一种并联机床刀具运动轨迹的直接控制方法——多级梯阶控制方法.3、根据Steward平台结构的并联机床在制造业的应用特点,阐述了并联机床多余自由度的概念.4、以LMKR型并联机床作为研究对象,研究了并联机床的插补策略与插补算法;以及基于PVT插补算法的轨迹和速度控制方法.在此基础上,利用矩阵奇异值理论,提出一种预估插补原理性误差上限的有效方法,并且讨论了插补周期和编程速度对插补误差的影响规律.5、对LMKR型并联机床数控系统中伺服进给系统进行了深入地分析,给出了伺服进给系统的控制模型及其数学分析.

目录

文摘

英文文摘

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第一章概述

1.1课题的研究意义

1.2并联机床及数控系统的发展概况

1.2.1数控系统发展简要回顾

1.2.2国外研究现状

1.2.3国内研究现状

1.3并联机床数控系统若干关键技术

1.4论文的主要内容

第二章LMKR型并联机床运动学理论分析

2.1引言

2.2并联机构运动学理论基础

2.2.1运动学位置逆解模型

2.2.2运动学速度模型分析

2.3 LMKR型并联机床控制系统运动学模型分析

2.3.1 LMKR型并联机床组成、结构和工作原理

2.3.2 LMKR型并联机床位置逆解模型分析

2.3.3 LMKR型并联机床速度逆解模型分析

2.4本章小结

第三章LMKR型并联机床数控系统虚轴运动规划

3.1引言

3.2 LMKR型并联机床数控系统直接控制的基本原理

3.3 LMKR型并联机床切削路径规划

3.4 LMKR型并联机床切削轨迹生成

3.5 LMKR型并联机床刀具运动轨迹计算

3.6 LMKR型并联机床刀具姿态规划研究

3.6.1多余自由度的引出

3.6.2刀具姿态约束角的计算

3.6.3多余自由度的优化

3.7算例分析

3.7.1算例条件

3.7.2算例结果及分析

3.8本章小结

第四章LMKR型并联机床数控系统插补算法与速度控制方法

4.1引言

4.2 LMKR型并联机床插补策略与算法

4.2.1 LMKR型并联机床插补策略

4.2.2 LMKR型并联机床粗插补算法

4.2.3LMKR型并联机床直线与圆弧数据采样插补终点快速判别算法

4.2.4 LMKR型并联机床精插补算法

4.3 LMKR型并联机床插补误差理论分析

4.3.1 LMKR型并联机床操作空间插补误差分析

4.3.2 LMKR型并联机床关节空间插补误差分析

4.4加工轨迹段加、减速控制

4.4.1起、停车时速度过渡控制模型

4.4.2加工轨迹转接处的速度过渡控制模型

4.5本章小结

第五章LMKR型并联机床数控系统的伺服控制

5.1引言

5.2 LMKR型并联机床伺服进给系统的建模

5.2.1模型的建立方法

5.2.2 LMKR型并联机床伺服进给系统机械传动部分的建模

5.2.3 LMKR型并联机床伺服进给系统电气传动部分的建模

5.3 LMKR型并联机床数控系统伺服控制器的设计

5.3.1 LMKR型并联机床伺服进给系统的要求

5.3.2 LMKR型并联机床伺服控制器的特点

5.3.3 LMKR型并联机床伺服控制器的设计

5.4算例分析

5.4.1算例条件

5.4.2算例结果及分析

5.5本章小结

第六章全文总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

参考文献

致谢