伯特利数控 加工中心  钻攻中心  

 前言：

 双侧电动机同步驱动是高速龙门移动式数控加工中心龙门轴驱动的典型结构， 它通过两电机的协调运动， 保证加工过程的张力和线速度同步． 在机械加工中， 龙门轴的控制精度直接影响加工中心的整机精度和制品的质量， 减小同步误差和提高同步效率是提高机床整机性能的关键． 但由于受到各种不确定性扰动影响， 机床上的大型移动部件如横梁 主轴等并不总是形成对称受力和对称结构， 造成两轴的位移不能保持一致［1］． 这种位移的不一致性会降低同步进给精度， 甚至破坏驱动元器件． 因此高速运动数控机床的双轴同步控制不仅要保证单个运动轴的高品质控制， 还要解决双轴间的耦合控制问题．

目前广泛使用的高档数控系统， 如德国Siemens 公 司 840D 法 国 NUM 公 司NUM1060 日本 Fanuc150 /15 等数控系统均配置了同步功能． 传统的主从动控制模式因主动轴不考虑从动轴的干扰情况， 所以控制精度及响应速度不高［2］． 普遍采用的差电流负反馈法， 通过对电流的差分和补偿进而实现多个电机的同步控制． 但电流一致也无法保证各电机的力矩 速度一致． 国内外学者在主从控制和交叉耦合控制两大架构基础上， 先后采用鲁棒控制 滑模变结构控制等技术， 希望设计出具有优良性能的双轴同步控制器． HSIEH 等［3］利用系统辨识方法确定了双轴控制系统机械耦合部分的传递函数．SRIVOTHA［4］以高速坐标测量机为例， 对双轴同步控制系统的动态特性与控制方法进行了全面的研究． TEO 等［5］以 H 型移动龙门式驱动平台为研究对象对平台的定位精度进行了自适应控制策略的研究． YAO 等［6］人利用多变量辨识方法建立了双轴同步控制系统的动态模型， 在该模型的基础上设计了一种同步控制器来减小位置和速度同步误差． Tomi-zuka［7］将机械耦合部分的运动分解为平动和转动， 极大简化了双轴同步系统的动力学模型． 华中科技大学何王勇等人［8］通过有限元结合集中参数法的方法研究了双滚珠丝杠同步驱动轴的动态特性． 罗亚琴等人［9］在传统的主从控制策略基础上， 提出以转矩为控制量的控制策略， 获得了较好的同步性能和稳定精度． 西安交通大学李玉霞［10］等对各结构参数与双轴同步误差之间的定量关系进行了研究． 马跃［11］在主从式同步控制方法基础上， 融合了现场总线技术， 实验证明该方案一定程度上弥补了传统主从式的不足． 许强强［12］在两轴间加入变增益交叉耦合控制器，达到了补偿轮廓误差的目的． 笔者在分析双轴同步控制系统结构的基础上， 结合单轴三闭环控制系统模型， 提出在偏差耦合控制方式下， 采用模糊 PID 控制算法对偏差进行调节的双电机同步控制方案． 仿真与实验结果都表明， 与普通 PID 控制算法相比， 该控制方案有着较好的同步控制效果和较高的同步控制精度．

结束语：

(1)利用 id = 0 矢量控制方法对 PMSM电流环进行控制， 建立了电流闭环数学模型并进行等效简化， 在 Matlab /Simulink 环境下对电流环进行整定计算与调节器设计， 仿真结果表明， id = 0 矢量控制方法有效地抑制电流环内部干扰， 提高了系统响应速度．

(2)对比两种控制算法的仿真结果可以看出， 与常规 PID 控制算法相比， 采用模糊PID 时，同 步 误 差 由 8. 5 rad / s 降 为2. 1 rad / s， 系统的抗干扰性能 同步性能均优于采用常规 PID 控制算法时的性能．

(3) 笔者对异型石材车铣加工中心(HTM50200)进行了结构分析与数学建模将在偏差耦合控制方式下的模糊 PID 控制算法应用于该实验平台． 使用激光干涉仪对其 X 轴伺服控制精度的检测与分析表明:使用笔者研究方法的 Y 轴双轴同步控制精度能够达到0. 01 mm， 满足机床加工要求．

伯特利数控是一家集销售、应用及服务于一体的公司。产品包括：CNC加工中心、钻攻中心、龙门加工中心、雕铣机、石墨机、五轴加工中心、立式加工中心、卧式加工中心等。我们机床的生产工厂设在广东省东莞市，目前其生产的加工中心70%出口，其中出口到欧洲占到50%。我们尽心、尽力、尽意的服务！

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