自由曲面柔順研拋裝置的研制.pdf

1、縱觀國內(nèi)外現(xiàn)有的自動化研拋技術(shù)研究與設(shè)備研制，無論是機器人還是數(shù)控機床對于研拋過程中的運動控制技術(shù)都比較成熟，而對于曲面研拋的力/位混合伺服控制所必需的核心技術(shù)—主動柔順控制技術(shù)，雖然得到了先進計算方法和現(xiàn)代控制理論的支撐，但很多仍處于理論研究和仿真階段，部分見報的研究成果，由于其控制策略較為復雜，對于曲面研拋的力/位混合伺服控制，仍然難以勝任。
　　針對以上問題，本文研制了一套基于氣壓傳動裝置的自由曲面柔順研拋工具系統(tǒng)，能與數(shù)控

2、銑床相集成，通過數(shù)控銑床對自由曲面的變化軌跡進行精確進給位移伺服，用氣壓傳動裝置準確控制任何姿態(tài)下研拋工具頭與工件表面之間的研拋壓力，從而實現(xiàn)了對研拋加工過程的力-位-姿解耦控制。
　　通過對工具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，以幾何方法建立了研拋頭擺角的數(shù)學模型；在確定設(shè)計變量、建立目標函數(shù)、確定約束條件后，得到了研拋頭擺角的優(yōu)化設(shè)計模型；利用 MATLAB編寫了優(yōu)化求解程序并進行了計算求解，得到了工具系統(tǒng)自適應角度的最優(yōu)解，使得工具系統(tǒng)具有了

3、更好的自適應能力。
　　通過MATLAB系統(tǒng)辨識工具對研拋力控制系統(tǒng)進行模型辨識，推導了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；在 MATLAB/Simulink中建立了控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型，通過對控制系統(tǒng)的性能分析，運用臨界比例度法和試湊法設(shè)計了PID控制器；并利用Simulink對無 PID控制和PID控制下系統(tǒng)的階躍響應性能進行了仿真實驗，使得系統(tǒng)的控制性能得以明顯改善。
　　基于LabVIEW數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，搭建了工具系統(tǒng)的實驗研究平臺。測