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數(shù)控加工中心龍門磁懸浮系統(tǒng)耦合分析及控制研究-主要內(nèi)容
閱讀：106 發(fā)布時(shí)間：2020-8-111. 論文主要研究內(nèi)容
為了消除數(shù)控加工中心移動橫梁與導(dǎo)軌之間的摩擦對加工精度的影響。本文利用 電磁懸浮技術(shù)將橫梁*懸浮起來，從而*消除摩擦，有效地提高了加工精度。由 于加工中心移動橫梁是由雙電磁懸浮系統(tǒng)共同懸浮，兩個(gè)懸浮系統(tǒng)由機(jī)械橫梁在 一起，因此它們之間存在著耦合關(guān)系。分析雙電磁懸浮系統(tǒng)的受力情況得出它們的耦 合關(guān)系是本文重要內(nèi)容之一。耦合的存在并不一定都是不利的。可以利用機(jī)械橫梁的 協(xié)同強(qiáng)迫性增加兩個(gè)電磁懸浮系統(tǒng)的同步性能，從而提高移動橫梁水平方向懸浮的穩(wěn) 定性和零件的加工精度。耦合的不利方面體現(xiàn)在：由于兩個(gè)懸浮系統(tǒng)不可能*相同， 因此在橫梁啟動懸浮或穩(wěn)定運(yùn)行后其中一個(gè)懸浮系統(tǒng)受到干擾時(shí)，耦合的存在會使兩 個(gè)懸浮系統(tǒng)同時(shí)受到干擾。從解耦的角度出發(fā)設(shè)計(jì)解耦控制器將兩個(gè)電磁懸浮系統(tǒng)解 耦成兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。本文還對解耦后的單電磁懸浮系統(tǒng)進(jìn)行了控制器的設(shè)計(jì)。針對 數(shù)控加工中心龍門磁懸浮系統(tǒng)的耦合情況的分析和單電磁懸浮系統(tǒng)的控制算法的研 究本文從以下六個(gè)方面對數(shù)控加工中心進(jìn)行介紹和說明。
第一章主要介紹了電磁懸浮技術(shù)的發(fā)展背景以及龍門數(shù)控加工中心采用電磁懸 浮技術(shù)的意義。同時(shí)介紹了幾種電磁懸浮系統(tǒng)的常用控制算法和對耦合系統(tǒng)解耦的控 制方法。
第二章主要介紹了電磁懸浮系統(tǒng)和龍門數(shù)控加工中心的基本結(jié)構(gòu)，通過電磁感應(yīng) 原理、牛頓第二定律推導(dǎo)出電磁懸浮系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
第三章對同步控制技術(shù)進(jìn)行了簡述，分析得出非線性雙電磁懸浮系統(tǒng)的耦合關(guān) 系。利用機(jī)械橫梁協(xié)同強(qiáng)迫性，并考慮到氣隙和速度是電磁懸浮系統(tǒng)的主要性能指標(biāo), 因此設(shè)計(jì)了速度、氣隙雙重交叉耦合同步控制器來降低兩個(gè)懸浮系統(tǒng)的同步偏差。仿 真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的控制器取得了較好的效果。
第四章對設(shè)計(jì)的雙電磁懸浮系統(tǒng)的解耦控制器進(jìn)行了介紹。逆系統(tǒng)方法可以得到 滿意的解耦效果，而且逆系統(tǒng)可以使非線性系統(tǒng)具有線性系統(tǒng)的特性，從而降低了解 耦后獨(dú)立系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)的難度。由于非線性系統(tǒng)的精確的數(shù)學(xué)模型難以建立，因 此本文采用支持向量機(jī)逼近雙電磁懸浮系統(tǒng)的逆系統(tǒng)達(dá)到解耦控制的目的。
第五章主要介紹了單電磁懸浮系統(tǒng)的無源控制器設(shè)計(jì)。建立出單電磁懸浮系統(tǒng)磁 鏈模型，通過配置新的互聯(lián)陣和耗散陣，求得哈密爾頓偏微分方程組并求解。后推 出無源控制器的表達(dá)式。仿真結(jié)果表明無源控制器加快了電磁懸浮系統(tǒng)的響應(yīng)速度和 加強(qiáng)了抵抗干擾的能力。
第六章概括總結(jié)了數(shù)控加工中心采用電磁懸浮系統(tǒng)后所帶來的優(yōu)勢。并對雙電磁 懸浮系統(tǒng)耦合分析存在的不足之處進(jìn)行了說明。對解耦控制算法的改進(jìn)以及解耦后的 單電磁懸浮系統(tǒng)的控制算法研究和設(shè)計(jì)進(jìn)行了展望。
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