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基于PMAC的双丝杠驱动同步运驱控制研究和应用

作 者: 程颖
导 师: 丁汉;陈建魁
学 校: 华中科技大学
专 业: 机械电子工程
关键词: 双边驱动 同步运动控制 交叉耦合 PMAC RFID
分类号: TN05
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 54次
引 用: 0次
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内容摘要


随着电子制造技术的发展,设备对速度和精度的要求越来越高,双边驱动不仅能提供更大的推力,而且结构上两边对称,具有很好的稳定性。滚珠丝杠具有较高性价比,双滚珠丝杠双边驱动伺服系统正得到广泛应用,然而由于双边所受载荷和外部扰动不同,使得两边受力不对称,两轴无法保持理想驱动同步,所产生惯性力势必影响系统性能。因此,选择适当的同步运动控制方法,提高双丝杠驱动同步控制精度已成为亟待解决的问题。本论文以双边驱动定位平台为研究对象,针对双边驱动滚珠丝杠定位平台进行了建模研究以及同步运动控制算法的讨论和实验验证。本文的主要研究工作包括:(1)对单轴滚珠丝杠建立数学模型,忽略摩擦力和粘性摩擦系数将模型进行简化,以简化的模型为基础并考虑中间耦合杆件作用,建立了双轴耦合模型,得出状态方程。(2)分析工业设备上常用的PID控制算法及前馈补偿控制的思想,采用PID加前馈控制的复合控制方法,通过仿真验证其能很好的保证单轴运动的控制精度。在并联控制模式下引入了常用于减小轮廓误差的交叉耦合控制思想,建立了新的控制框图,并对交叉耦合部分的算法进行了研究,仿真结果表明交叉耦合运动控制运用到同步运动控制中能减小同步误差优化控制性能。(3)将双边驱动控制方法应用于RFID电子标签封装设备点胶模块中,基于PMAC研究复合控制及交叉耦合运动控制算法的具体实现,并根据实验结果做出实际工况分析。实验结果表明,利用PID-前馈复合控制保证单轴精度,同时再加入交叉耦合控制减小同步误差时,双驱动轴同步误差可保证在[-5 5] cts约合±12μm,达到了很好的同步控制精度,可以满足实际工况需求。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题来源  8
  1.2 课题背景、目的和意义  8-9
  1.3 国内外研究概况  9-12
  1.4 本文主要研究内容  12-14
2 双滚珠丝杠伺服驱动的建模分析  14-22
  2.1 引言  14
  2.2 双滚珠丝杠伺服驱动平台的组成  14-15
  2.3 单轴滚珠丝杠伺服系统的分析与建模  15-17
  2.4 双边驱动数学模型的建立和分析  17-21
  2.5 本章小结  21-22
3 双伺服电机冗余驱动系统的同步运动控制算法  22-34
  3.1 引言  22
  3.2 单滚珠丝杠伺服轴补偿控制  22-28
  3.3 同步运动控制  28-33
  3.4 本章小结  33-34
4 设备模块介绍和实验平台搭建  34-39
  4.1 引言  34
  4.2 RFID 电子标签封装设备点胶模块  34-35
  4.3 实验平台介绍  35-38
  4.4 本章小结  38-39
5 实验验证  39-51
  5.1 引言  39
  5.2 常用速度环和位置环参数设置  39-40
  5.3 加入前馈和未加入前馈实验比较  40-41
  5.4 并联控制和串联控制实验比较  41-44
  5.5 加入与未加入交叉耦合控制实验比较  44-49
  5.6 本章小结  49-51
6 总结与展望  51-53
  6.1 全文总结  51-52
  6.2 工作展望  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-57
附录Ⅰ 攻读硕士学位期间发表的论文  57-58
附录Ⅱ 并联控制和串联控制程序  58-60
附录Ⅲ 交叉耦合轮廓补偿控制算法程序  60-61

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 一般性问题 > 制造工艺及设备
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