数控机床进给系统的hlt∞gt鲁棒速度控制器设计

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1、沈阳工业大学硕士学位论文摘要数控机床的出现为较好地解决复杂、小批量、精密、多变的零件加工问题，提供了一种有效的自动化加工手段。目前，数控机床伺服迸给系统普遍采用PID控制方法，其优点是算法简便、易于实现，但存在鲁棒稳定性问题。如何提高系统鲁棒性是伺服进给系统的控制中一个重要课题。战控制作为一种鲁棒性设计方法，它能弥补现代控制理论对数学模型的过分依赖，在设计过程中既考虑了对象模型不确定性，又兼顾了系统的瞬态性能及抗扰性能，并能将系统的鲁棒稳定性和系统性能要求转化为比范数意义下的最优问题或H。标准问题。半个世纪以来，数控机床进给系统主要采用“旋转电机+滚珠丝杠”的传动方式，但中间传动环节的存

2、在使得传动系统刚度降低、鲁棒性变差，并使系统的响应速度、位移响应都变慢，严重地限制了切削速度和加工精度的提高，革除中间传动与变换环节势在必行。这就使得一种崭新的迸给传动方式——直线伺服电机驱动系统应运而生。本文根据高速数控机床进给运动的具体要求，对数控机床进给系统中存在的不确定性进行了分析，以永磁直线同步电机(PMLSM)为被控对象，重点研究了系统的鲁棒性能。在PMLSM速度伺服系统中，为保证对干扰有良好的动态抑制作用且无静态扰动误差，同时使系统具有鲁棒稳定性，本文提出了采用H。鲁捧控制器设计中的加权混合灵敏度的鲁棒性设计方法，通过求解标准K控制问题设计了具有强鲁棒性的速度控制器：为了改

3、善速度控制系统的抗扰性能，本文还提出了采用H。负载扰动观测器的鲁棒控制方案，该观测器可以自动保证观测结构的鲁棒稳定性，并将估计结果反馈回来抵消实际的负载扰动，以达到减小扰动灵敏度的目的。仿真结果表明，本文提出的控制箢略具有鲁棒性强、响应灵敏、波动小及运行稳定的优点，该控制器对模型参数摄动具有良好的静动态特性和较强的鲁棒性，对负载扰动亦有很强的抑制能力，满足了精密加工要求。关键词：永磁直线同步电机，数控机床，‰鲁棒控制，加权混合灵敏度，扰动观测器数控机床进给系统的叱鲁棒速度控制器设计H。RobustVelocityControllerDesignofNumericalControlMach

4、ineToolintheFeedingSystemAbstractTheappearofnumericalcontrolmachinetoolprovidesakindofeffectiveautomatizationprocessingmeansforpreferablysolvingcomplex，smallbatch，precisionandvariationalpartprocessproblem．Atpresent，numericalcontrolmachinetoolservofeedingsystemgenerallyadoptsPIDcontrolmethod，itssa

5、-ongpointissimplearithmeticandeasytoachieve，butthereexistsrobuststabilityproblem．HowenhRncerobustnessofsystemisimportanttaskincontrolof$el-vofeedingsystem．I-LcontrolasrobustnessdesignmethodCanoffsetthatmodemcontroltheorydependsonmathmodel，andindesignprocessaswellconsidersincertitudeofplanmodelasi

6、nstantaneousperformanceanddisturbancecharacteristicofsystem，andcalltranslatesrobuststabilityandperformancerequestofsystemintoI-Loptimizationproblemandstandardproblem．Themodedriveof“rotationmotor+ball-screw'’aremostlyadoptedinnumericalcontrolmachinetoolinthefeedingsysteminresenthalfcentury，butthee

7、xistenceofmiddledrivetachemakesthedrivesystemhavelowstiffness，badrobustness，andalsomakesthesystemhaveslowresponsevelocityanddisplacementresponse．Theimprovemtofcuttingvelocityandprocessingprecisionareseriouslyrestricted