第4期 2017年4月
组合机床与自动化加工技术
ModularMachineTool &Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)04008504
DOI: 10. 13462/j. cenki. mmtamt. 2017. 04. 021
基于交叉耦合结构的轮廓控制器设计
盛贤君，许才，张亚鹏
（大连理工大学电气工程学院，辽宁大连
116024
No.4 Apr.2017
摘要：针对工业控制中常出现的双轴伺服系统轮部控制问题，在分析典型曲线就速轮部误差的基础上，设计了一种具有位置闭环反馈和轴间协调控制器的交文合控制（CCC)结构。通过CCC结构
出了基于轮廊误差传递函数的稳定性分析。在X-Y双轴平台上进行实验，结采表明：与传统非耦合情况相比，交又耦合控制结构下的轮廊误差在平均值，最大值和均方根值减小了63.01%，56.28%和 62.07%。
关键词：轮廊控制；交文耦合控制；轮廊误差估计；双轴伺服系统
中图分类号：TH166;TG659
文献标识码：A
Contour ControllerDesign Based on Cross-coupled Control Structure
SHENG Xian-jun, XU Cai, ZHANG Ya-peng
( College of Electrical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning 116024, China)
Abstract : In order to solve the contour control problem for biaxial servo system, contour errors under typi-cal trajectories have been studied and a cross-coupled control (CCC) structure composed of position feed-back and coordination controllers is proposed in this paper. The control effects are distributed to each axis through CCC structure and stability analysis is given using the contour error transfer function. Experiment re-sults based on biaxial system show that the contour errors have decreased by 63. 01% ,56. 28% and 62. 07% in average, maximum and RMS values using proposed CCC structure compared with the traditional uncoup-led structure
Key words: contouring control; cross-coupled control; contour error model; biaxial servo system
0引言
轮廊精度是决定工件表面质量的最重要指标之一，为提高轮廊精度需对系统进行轮廊控制。轮廊控制广泛应用于表面加工、激光切割等设备中，在现代加工制造中占有举足轻重的地位。机床运动控制中，任何两伺服轴间的增益不匹配或外在不平衡扰动都将降低系统轮筛跟踪性能(23)。单纯从单轴伺服控制的角度无法解决机床的轮廊精度问题，为了提高轮廊控制精度需引入外部调节环节来促进两轴协调配合
交叉耦合控制器因其结构简单且稳定性好是轮廊控制研究热点之一。其基本思想是在综合各坐标轴反馈信息的基础上，建立实时轮娜误差模型，寻求并建立最优的轮廊误差补偿律，将轮聊误差补偿量送给各坐标轴，达到减小和消除轮廊误差的目的4]。应用交叉
收稿日期：20170119
*基金项目：国家973重点基销研究发展计刘（2014CB046603）
耦合轮控制器时需首先实现实时轮兜误差计算[2] 实际中多采用模型估计值3]。在轮控制器设计方面 Koren}最早提出交叉耦合模型，但此轮廊误差模型只针对理想轮师能够用组合直线轮需逼近的情况。为解决这一问题Shih等提出了变增益交叉耦合控制器[79]，使轮廊控制的应用范围不再局限于直线轮廊，轮误差计算方面Yeh和Hsu把轮误差定义为实际点与理想点切线间的向量[】，通过补偿可使实际点逼近理想点处切线。Yang"]给出了实际点到理想点内切圆的距离，利用其泰勒二阶展开来估计轮廊误差。已有研究表明，基于交叉耦合结构的轮廊控制系统相比传统非耦合控制系统有更好的轮廊控制精度，但不足在于对任意曲线轨迹轮廊误差系数的计算量较大，控制器设计复杂，且多种轮误差模型间估计效果缺乏比较。
作者简介：盛贤君（1969一），女，辽宁大连人，大连理工大学教投，博士，研究方向为人工智能、微机辅助测试与控制技术，（E-mail)sxianjun@dlut
edu.cn;通讯作者：许才(1991一)，男，内蒙古包头人，大连理工大学颈士研究生，研究方向为数控技术与装备，（E-mail)xucail2186 mail. dlut, edu, cn.
万方数据