基于非线性轴位控制的单轴机床弹性摩擦精度控制研究

摘要

由于机床轴摩擦参数改变会导致系统性能下降,使其精度控制具有较大的困难.构建了由机床轴和等效双质量振荡器组成的单轴机床系统,实现单轴机床的弹性摩擦精度控制.将转矩指令通过电机转矩常数转换为正交电流参考信号,从而对单轴系统的动力学进行数学建模.采用位置-速度级联结构,提出基于滑模和非线性控制的STSMC-NAC非线性轴位控制算法,并与传统的P-PI级联控制进行对比分析.仿真结果表明:相比于传统的P-PI控制,STSMC-NAC控制在0.1、0.5、1 Hz的频率下对库仑摩擦估计值更接近实际参数值,且在保证最大绝对误差和功率控制分别降低约50％和33.3％的情况下,系统的复杂度也没有增加.说明STSMC-NAC方法对库仑摩擦进行了良好的精度估计,提高了单轴机床弹性摩擦控制精度以及控制效率.