| 大型曲轴车铣机床伺服进给系统设计研究 |
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,具体参数：nmax=1200r/min,Tmax=536N•m,Jm=0.187 0kg•m,减速传动比i=4,工作台自重10t,工件重量20t,转子直径65mm,长度780mm。运用经典控制理论,取不同的相对阻尼比进行仿真,以此确定适合于本系统的阻尼比。为了在实际控制中能获取较短的过渡时间,使系统始终处于欠阻尼状态下工作,取ζ 在0.4~0.8之间。本文选择0.6、0.7和0.8三个阻尼比,并用MATLAB进行仿真。不论系统阻尼的大小其响应时间都是在0.03s之内,超调量不大于20%,说明此时的伺服传动系统无振荡产生。但随着阻尼比的减小,系统的快速响应性能有所提高,而系统的相对稳定性降低,超调量增大。为了使系统具有较好的稳定性和快速响应性能,这里选择阻尼比在0.6~0.8范围内。
3.2 传动系统的频域特性仿真
由公式(2)ζω=B/J和ω2=K/J可知,阻尼比与系统的传动刚度和黏性阻尼系数、等效转动惯量有关。因此,进给系统应尽可能增大刚度,减小转动惯量,保证系统在稳定基础上具有较好的快速性。将转动惯量、刚度和阻尼值代入,可得到系统的频域响应。当对数相频特性为-H时,对数幅频特性小于0.4dB,所以闭环系统是稳定的。同时通过MATLAB计算得到系统的幅值裕度和相位裕度都为无穷大,所以该传动系统也是相对稳定的。
4 直线双驱动中的过定位分析
在直线双驱动技术带来了优越性的同时也带来了一个问题,那就是过定位的出现。假设整个伺服系统稳定,那么仅需要保证两根丝杠在传递过程中的扭转角差值在一个合理的范围内就可以实现双驱动。在进给系统的结构设计中将支撑导轨的间隙保持在±0.02mm范围内可以解决过定位问题。这里所选的光电编码器为262.144P/r,即：电动机每转一转发出的脉冲数为262.144,因此电动机每转一度发出的脉冲数约为728.2,因此当a=0.001320时,两电动机所发出的脉冲数相差个数N为：
N=0.00132° ×728.2=0.961≈1
即：当两台交流伺服电动机发出的脉冲数相差一个脉冲时,就能避免伺服直线双驱动中过定位的发生。
5 结 论
曲拐的高速、高精车铣加工机床的设计不同于传统的机床设计；在主运动上一页 [1] [2] [3] 下一页 |
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