[发明专利]一种零误差约束下的直驱H型平台同步控制方法在审
申请号: | 202111148168.3 | 申请日: | 2021-09-29 |
公开(公告)号: | CN113885441A | 公开(公告)日: | 2022-01-04 |
发明(设计)人: | 方馨;王丽梅;张康 | 申请(专利权)人: | 沈阳工业大学 |
主分类号: | G05B19/414 | 分类号: | G05B19/414 |
代理公司: | 沈阳智龙专利事务所(普通合伙) 21115 | 代理人: | 宋铁军 |
地址: | 110870 辽宁省沈阳*** | 国省代码: | 辽宁;21 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 误差 约束 平台 同步 控制 方法 | ||
一种零误差约束下的直驱H型平台同步控制方法,属于精密高效数控加工技术领域,不仅考虑了平行于轴方向上的运动,同时也考虑了由于横梁两侧的不平衡载荷,引起双直线电机不同步导致X轴方向偏产生的旋转运动等问题。本发明将双直线电机驱动的同步问题利用转动惯量的概念模型化到数学结构中,进而消除双轴之间的旋转,以解决同步问题。通过对同步误差的零约束条件计算出Y1轴推力和Y2轴推力的推力比值随载荷位置与质量的变化规律,以此降低同步控制算法难度,并提高系统同步控制性能。
技术领域
本发明属于精密高效数控加工技术领域,涉及一种零误差约束下的直驱H型平台同步控制,是基于H型精密运动平台的同步控制方法。
背景技术
在现代数控机床中,超高速切削、超精密加工等高端制造对设备的加工精度、动态性能、制造效率等提出了越来越高的要求。具有双轴同步驱动结构的直驱H型精密运动平台以其推力大、定位精度高和可靠性强的优点,广泛应用于精密加工、机械制造等领域。因此,如何降低系统跟踪运动过程中的同步误差为当前重点发展技术。H型精密运动平台是由两台Y轴方向结构和参数完全相同的永磁直线同步电机和一台X轴方向的直线电机组成。但是尽管采用完全相同的控制方法控制Y轴方向上的两台电机,由于直线电机的直接驱动特性,双驱动直线电机比滚珠丝杠传动系统对不同步更敏感。除此之外,两个电机在组装上的差异性、电机的参数变化、行进间的外力干扰和耦合效应产生耦合内力,导致两轴电机运动无法完全一致而存在位置同步误差,严重影响加工工件的质量。
为了提高同步控制精度及加工精度,建立双轴同步控制,对基于模型结构的双轴同步控制具有重大意义。同步控制的建立及准确性将直接影响到同步特性的分析及不同步误差补偿算法的补偿效果。现有的直驱H型平台系统的研究中,大部分关注双轴驱动同步控制算法,对同步控制模型的分析较少。因此,建立通用准确的同步结构模型,对研究双轴同步的动态特性以及不同步误差补偿算法,具有十分重要的意义。
发明内容
发明目的
本发明针对现有技术中同步控制模型的分析较少,提供了一种零误差约束下的直驱H型平台同步控制方法。
技术方案
一种零误差约束下的直驱H型平台同步控制方法,该平台为平行于地面的H型,H型的两边分别为相互平行的Y1轴导轨和Y2轴导轨,Y1轴导轨与Y2轴导轨之间通过横梁连接,横梁与Y1轴导轨接触的一端设有能够沿Y1轴移动的直线电机一,横梁与Y2轴导轨接触的一端设有能够沿Y2轴移动的直线电机二,横梁上设有能够沿X轴移动的直线电机三;每个直线电机的动子上均设有用于检测移动距离的光栅编码器;每个直线电机均通过导线连接伺服驱动器,伺服驱动器连接控制卡,控制卡内设有运动控制器,控制卡设于控制箱中通过以太网线连接上位机;
该控制方法的步骤如下:
步骤一:计算X轴工作台绕横梁质心G的转动惯量和定子的转动惯量Ia和Ib;
步骤二:定义L表示横梁的总长度,计算H型精密运动平台中横梁质心G与Y1轴之间的距离L1,G与Y2轴之间的距离L2;
步骤三:计算H型精密运动平台Y1轴和Y2轴方向的两直线电机产生的总驱动力Ftol;
步骤四:由于系统不同步造成X轴旋转,计算由此产生的作用于横梁的转矩T;
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