第5期 2017年5月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)05005704
DOI: 10. 13462/j. cenki. mmtamt. 2017. 05. 015
No.5 May2017
基于加减速控制的自适应加速度反向间隙补偿
潘海鸿"2，俞宗蕙"，张秋杰”，陈琳1,2
（1.广西大学机械工程学院，南宁530004；2.广西制造系统与先进制造技术重点实验室，南宁 530004;3.广西职业技术学院，南宁530004）
摘要：针对数控机床滚珠丝杆进给系统中反向间隙的存在严重影响数控机床定位精度的问题，提出基于加减速控制的自适应加速度反向间隙补偿方法。基于该方法建主反向间隙传动模型，计算补偿过程的加速时间，在加速时间不等于伺服周期整数倍时，反推补偿过程中的加速度值，从而准确补偿反向间隙，避免出现过补偿或欠补偿现象。通过仿真验证该补偿方法的有效性，数控平台实验结果是该补偿方法可将X轴目标点正、负向平均偏差减小在-2um~3um之间波动，表明所提出的方法
可以有效降低固反向间隙造成的定位误差，提高了数控机床的定位精度，关键词：数控机床；反向间康；定位精度；自适应加速度；定位精度
中图分类号：TH166;TG65
文献标识码：A
Backlash Compensation of Adaptive Acceleration Based on
Acceleration and Deceleration Control
PAN Hai-hong"-*, YU Zong-yi', ZHANG Qiu-jie' , CHEN Lin'.2
(1. School of Mechanical Engineering, Guangxi University , Nanning 530004, China; 2. Guangxi Key Labora-tory of Manufacturing System & Advanced Manufacturing Technology, Nanning 530004, China)
Abstract : In view of the serious impact of the backlash inside ball screw feeding system of CNC machine tool has on its positioning accuracy, a backlash compensation method of adaptive acceleration based on ac-celeration and deceleration control is proposed to solve this problem. On the basis of the proposed method, a backlash transmission model is established to calculate the acceleration time for the compensation process. When the acceleration time is not an integral multiple of servo period, the acceleration value is reversely de-rived for accurate backlash compensation to avoid over compensation or under compensation. Simulations are conducted to verify the effectiveness of the compensation method. Furthermore, results of the CNC plat-form experiment show that this compensation method can reduce the deviations of positive and negative aver-age of X-axis, which fluctuates in the range of 2 μm ~ 3μm. The results reveal that the proposed method can decrease positioning errors which caused by backlash effectually, and then it can improve the positioning accuracy of CNC machine tool.
Key words: CNC machine tool; backlash; acceleration and deceleration control; adaptive acceleration ; po-sitioning accuracy
引言 0
目前，半闭环数控机床伺服系统主要通过伺服电机带动滚珠丝杠运动实现对工作台的定位控制1)。滚珠丝杆作为数控机床的主要传动部件，其传动间隙的存在，严重影响机床的定位精度。研究表明，半闭环伺服控制机床加工误差的50%~60%来自机械传动环
节反向间隙误差[23]。因此，检测并精确补偿系统中的反向间隙，对提高机床的定位精度具有重要意义
国内外学者对反向间隙补偿方法进行大量研究，马艳玲[4]设计基于状态反馈的自适应控制器，可应用于变间隙、参数不确定系统，但控制算法相对复杂，导致系统响应速度慢；郭亮[3]直接在位置环叠加间隙补偿值，采用增量补偿方式实现反向间隙补偿，但存在过
收稿日期：20160806；修回日期：20160830
（18191（800865（500）国
点实验室(14 045 15509)
作者简介：潘海鸿（1966一），男，广西武鸣人，广西大学教投，博士生导师，博士，研究方向为数控技术，多机器人协调控制技术，（E-mail）hustphh
@163.com；通讯作者：陈琳(1973一），女，山东青岛人，广西大学教投，博士，博士生导师，研究方向为机器人控制技术、数字信号检测与处理、同服电机控制，（Email)gxdxcl@163.com
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