基于matlab的数控机床轨迹误差建模与仿真

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1、密级:硕士学位论文基于MATLAB的数控机床轨迹误差建模与仿真作者姓名：李嘉巍指导教师:栾勇研究员中国科学院沈阳计算技术研究所孙明辉副研究员中国科学院沈阳计算技术研究所学位类别:工程硕士学科专业:计算机技术培养单位:中国科学院沈阳计算技术研究所2013年4月ModelingandSimulationoftrajectoryerrorofCNCmachinetoolsbasedonMATLABByLiJiaweiADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyo

2、fSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofComputerTechnologyShenyangInstituteofComputingTechnology,ChineseAcademyofSciencesApril,2013独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也

3、不包含为获得中国科学院研究生院或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。签名：日期：关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国科学院研究生院有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部

4、分内容。（涉密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：摘要摘要数控机床在加工过程中存在轨迹误差现象，本文主要研究了轨迹误差的原因，分析产生误差的影响因素，并用MATLAB软件对两种典型曲线轨迹进行了建模和仿真。1．通过自动控制系统原理和机床特性，分析轨迹误差产生的原因和主要影响因素。数控机床的伺服驱动器通过位置随动控制器来实现位置指令输出。由于其本身具有的随动滞后性。在两个或多个伺服驱动位置随动控制器同时工作的情况下不可避免的影响加工曲线产生轨迹误差。2．研究国内外数控机床轨迹误差防止方法。讨论误

5、差补偿技术的发展和意义。指出了数控机床轨迹误差的主要影响因素，曲率和进给速度。3．利用MATLAB软件中的数值计算及建模软件Simulink工具箱建立数控机床运动学模型仿真分析轨迹误差产生的过程和特点。针对三轴的立式加工中心，对典型的曲线轨迹建立几何插补运动学模型和数控机床轴运动轨迹位置控制器模型。仿真不同的机床进给速度下轴轨迹拟合的情况，把各种进给速度下的仿真轴轨迹曲线进行比较分析，对机床轨迹误差表现形式与仿真曲线比较，分析影响机床轨迹误差的因素。4．建立实际机床项目中改造的VMC850E型机床的控制模型。并

6、仿真出不同进给速度下的运动轨迹曲线。对产生的轨迹误差进行分析，通过修改模型中模块的参数，优化控制模型和加工运动学模型，得到适合的参数和进给速度。根据曲线轨迹特点，调整参数并改变进给速度，保证了数控机床加工能力的充分使用，一方面提高了加工工件的精度，另一方面又提高了数控机床的机床加工效率。5．在现场进行实际加工，选取圆形和方形工件。编写加工程序。在每次加工中，参数设置相同，以几种不同进给速度进行加工。利用圆度仪测量圆形工件的各项数据，比较分析数据，得出进给速度大时圆形工件圆度大，进给速度小时圆形工件圆度小。保证了

7、机床加工整体动态精度，使机床加工效率最大化。【关键词】MATLAB仿真建模　数控机床III摘要ABSTRACTInrecentyears，thehigh-precisionandhigh-speedprocessesisthemaindirectionofthedevelopmentofCNC.OurstudyinvestigatedthetrailerrorintheprocessingprocessofDigitControlMachineTool,analyziedthemaininfluencingfa

8、ctors.WealsomodelingandsimulationthesetwotypicalcurvetrajectorywithMATLABsoftware.1.AccordingtoMachiningcharacteristicsandprincipleofautomaticcontrolsystem,analyzethecausesoferrorofCNCmachinetoo