基于ADAMS与MATLAB的数控机床伺服进给驱动系统联合仿真.pdf

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1、2013年8月机床与液压Aug．2013第4l卷第15期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．41No．15DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．15．042基于ADAMS与MATLAB的数控机床伺服进给驱动系统联合仿真叶献彬，张东升，冯斌(西安交通大学机械工程学院，陕西西安710049)摘要：利用虚拟样机技术建立了机床伺服进给驱动系统多体动力学模型，通过MATLAB／Simulink模块建立了机床伺服进给驱动系统控制模型，通过研究ADAMS与MATLAB／Simulink之间的接

2、口，建立了机床进给驱动系统的机电联合仿真模型，实现了复杂机电系统的联合仿真。关键词：虚拟样机技术；伺服进给驱动系统；机电联合仿真中图分类号：TP一391．9文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)15—160—4UnitedSimulationaboutCNCMachineToolFeedDriveSystemBasedonADAMSandMATLAB，YEXianbin．ZHANGDongsheng．FENGBin(SchoolofMechanicalEngineering，Xi’anJiaotongUniv

3、ersity，Xi’anShaanxi710049，China)Abstract：Amulti—bodydynamicsmodelofservofeeddrivesystemwasbuiltbyusingvirtualprototypetechnique．Acontrolsys—ternmodelofsenr0feedsystemwasbuiltbyMATLAB／Simulinkmodule．BasedontheinterfacebetweenADAMSandMATLAB／Simu—link，mechanical—elect

4、ronicCO—simulationmodelwasestablished，andthecomplexmechanical—electronicsystemCO—simulationwasre·alized．Keywords：Virtualprototypetechnology；Servofeeddrivesystem；Mechanical-electronicco—simulation数控机床伺服进给驱动系统主要由伺服电机、伺合调试，直到获得满意的设计效果，然后进行物理样服驱动器、联轴器，丝杠、导轨和工作台组成。现代机的建

5、造和调试，大大缩短样机的开发周期和减少开数控机床是一个非常复杂的机电耦合系统。在传统的发成本⋯。联合仿真的机电系统设计如图2所示。机电控制系统设计过程中，机械工程师和控制工程师各自都需要建立自己的模型，然后分别采用不同各自的仿真软件，对机械系统和控制系统进行独立的设计、调试和实验，最后通过建好的物理样机模型对其进行机械系统和控制系统联合调试，如果发现问题就要重新修改各自的仿真模型，然后重新建造物理样机并对其进行再一次的联合调试。这种设计方式显然比图2机电系统的联合仿真较费时费力。传统的机电控制系统设计流程如图1所美国开发的A

6、DAMS软件是世界上最具权威性示的、应用范围最广的机械系统动力学和运动学的分析机罄杀计H机械仿真模型H仿真分析软件，ADAMS可以自动生成包括机、电、液一体化在内的，任意复杂系统的运动学和多体动力学数字化念设计lI物理样机调试虚拟样机模型，非常方便用户对各种机械系统进行运控；善箍计卜_叫控制仿真模型H仿真分析动学和动力学分析。而MATLAB具有强大的计算功图1传统的机电控制系统设计能、极高的编程效率及模块化的建模方式，因此把基于多领域的建模与联合仿真技术可以很好地解ADAMS和MATLAB联合起来进行仿真，可以充分发决传统机

7、电控制系统设计的不足，联合仿真技术为机挥两种软件的优势，将机械系统仿真分析和控制系统械和控制系统进行联合分析提供了一个全新的方法。设计有机地结合起来，实现机电系统的联合仿真利用虚拟样机技术对机械系统和控制系统进行反复联分析。收稿日期：2012—07—31基金项目：国家重大专项资助项目(2010ZX04001—021)作者简介：叶献彬(1987一)，男，硕士研究生，主要研究方向为伺服进给驱动系统联合仿真分析。E—mail：yexianbinl11I@163．eom。第15期叶献彬等：基于ADAMS与MATLAB的数控机床伺服进

8、给驱动系统联合仿真·163·电机参数L=0．00012H，R=0．18H(L为电利用ADAMS与MATLAB软件成功对数控机床伺机电枢电感，R为电机电枢电阻)。服进给系统进行了机电联合仿真分析。在仿真过程仿真结果见图1l一12。中，不需要推导机械系统复杂的微分方程，利用AD—Control