基于Matlab的可调磁力减振镗杆控制系统参数优化.pdf

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1、第3期组合机床与自动化加工技术N0．32014年3月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueMar．2014文章编号：1001—2265(2014)03—0101—03DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2014．03．026基于Matlab的可调磁力减振镗杆控制系统参数优化水陈可，李伟，罗红波(四川大学制造科学与工程学院，四川610000)摘要：为了提高镗杆的减振性能，文章提出一种可调磁力减振镗杆。为了使这种镗杆具有稳定的减振性能，需要对电磁铁

2、控制系统参数进行优化，得到最优的控制参数。针对可调磁力减振镗杆采用PID控制器这类控制系统，利用Matlab中Simulink模块及优化工具箱，根据ItAE准则，可以很好地进行参数优化。对比优化前后的减振块阶跃响应曲线，可以看出优化后控制系统具有超调量小，响应速度快和动态稳定性好等特点，这说明这种优化是有效的。关键词：磁力减振镗杆；参数优化；PID控制中图分类号：TH122；TG65文献标识码：AParametersOptimizationofControllableMagneticDampingBoringBarCont

3、rolSystemBasedonMatlabCHENKe，LIWei，LU0Hong—bo(SchoolofManufacturingScienceandEngineering，SichuanUniversity，Sichuan610000，China)Abstract：Inordertoimprovethedampingcharacteristicsofthebonngbar，controllablemagneticdampingboringbarwasconsidered．Sowemustoptimizethepara

4、metersofmagneticdampingbodngbarincontrolsystemtogettheoptimalcontrolsparameter．Wecanoptimizetheparametersofcontrollablemagneticdamp—ingbonngbarbyusingItAErule，PIDcontroller，SimulinkmoduleandoptimizationtoolboxinMatlab．Throughmakingcomparisonbetweenthestepresponsec

5、urveofalreadyoptimizeddampingblockandthatofnot，wecanfindtheoptimizedcontrolsystemischaracterizedbysmallovershoot，fastresponsespeedandgooddynamicstability．Thisshowstheoptimizationiseffective．Keywords：magneticdampingboringbar；parametersoptimization；PIDcontrol0引言1控制系

6、统数学模型建立镗杆是镗削加工工艺系统中刚性最薄弱的环节。目前一些已有的一些对于镗杆的研究已经系统地研究了内置式动力单减振、双减振镗杆，设计出了减振性能良好的镗杆，获得了相应的成果，但是这些内置式减振1．刀头2．堵3．保护橡胶圈4．减振块5．限位橡胶圈镗杆也存在一些不足：6．电磁铁7．减振块铁芯8．垫片9．镗杆体(1)弹性支承元件橡胶圈容易疲劳老化，且耐图1磁力减振镗杆结构示意图可调磁力减振镗杆的结构如图1所示，镗杆体内热性欠缺，容易失去设计刚度值；有高密度大质量的减振块4，减振块两端安装有减振(2)橡胶圈与阻尼液直接接触，

7、易被腐蚀；块铁芯7，减振块铁芯外是电磁铁6。镗削加工时，电(3)阻尼液的粘度受温度影响明显，阻尼值容磁铁通电产生磁场，减振块铁芯在磁场作用下受到电易减小；磁吸力，电磁铁中通过适当的电流，上端的电磁吸力大(4)需要考虑阻尼液的密封，镗杆在镗削过程于下端电磁吸力，使减振块悬浮在镗杆体中，即磁支中在不停地振动，容易泄漏，对密封性能要求高。承，并提供设计的刚度阻尼，达到动力减振目的。只要因此提出利用电磁场提供的刚度阻尼代替橡胶圈结构参数和控制参数设置得当，就可以使镗杆具有很和阻尼液，设计一种新型动力减振镗杆，克服上述内置好的减振性

8、能。式动力减振镗杆的不足。磁力减振镗杆中电磁力主要是由电磁铁为减振块收稿日期：2013—07—18：修回日期：2013—08—15基金项目：四川省应用基础资助项目(2000JS112．1)作者简介：陈可(1989一)，男，四川简阳人，四川大学硕士研究生，研究方向为数控技术(E—mal1)imacher@