快速刀具伺服系统位置域重复控制设计及其数字实现

作     者：周兰 杨秦 潘昌忠 肖文彬 李美柳 ZHOU Lan;YANG Qin;PAN Chang-Zhong;XIAO Wen-Bin;LI Mei-Liu

作者机构：湖南科技大学信息与电气工程学院湘潭411201 

基　　金：国家自然科学基金(62373145,62173138,62303179) 湖南省重点研发计划项目(2023GK2027) 湖南省自然科学基金(2021JJ30006,2023JJ40297,2023JJ40295) 湖南省教育厅科研项目(21A0321,22B0468,22C0244) 湖南省研究生科研创新项目(CX20221055)资助 

出 版 物：《自动化学报》 (Acta Automatica Sinica)

年 卷 期：2024年第50卷第7期

页      码：1432-1444页

摘      要：在非圆零件车削过程中,快速刀具伺服(Fast tool servo,FTS)的运动精度直接影响零件的加工质量.主轴变速加工使得FTS的参考目标信号周期时变而不确定,这对实现其渐近跟踪提出了极大的挑战.本文利用FTS的位置域周期特性,提出一种基于位置域重复控制和时域速度反馈镇定的FTS系统复合控制设计方法,并给出位置域改进型重复控制器(Spatial modified repetitive controller,SMRC)的数字实现算法,实现对时变周期参考目标信号的高精度跟踪.首先,建立包含位置相关时变周期参考目标信号内模的SMRC,并引入位置域相位超前装置对镇定补偿器引起的相位滞后进行补偿,在此基础上构建复合控制律.然后应用小增益定理和算子理论,推导出控制系统的稳定性条件,在保持系统采样频率不变的条件下,应用插值法建立SMRC的数字实现算法,确保位置域重复控制和时域镇定控制器的同步执行.最后,通过仿真验证所设计的FTS控制系统具有满意的时变周期跟踪性能和鲁棒性,并通过与其他位置域重复控制方法的比较,说明所提方法同时具有更好的暂态和稳态性能.

主 题 词：快速刀具伺服 时变周期信号 重复控制 位置域 数字实现 

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械学] 0835[0835] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.16383/j.aas.c230381

馆 藏 号：203128760...