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第 17 卷 第 3 期
Vol. 17 No. 3
控 制 与 决 策
Control and D ecision
2002 年 5 月
M ay 2002
文章编号: 100120920
(
2002
)
0320364204
直线伺服 6 位置环虚拟轴机床的运动学解耦
郭庆鼎, 刘 洋
(
沈阳工业大学 电气工程学院, 辽宁 沈阳 110023
)
摘 要: 使用直线电机驱动虚拟轴机床, 可满足高速时动态响应和提高精度的要求。如何解决 6 位置环
虚拟轴机床的强耦合, 一直是虚拟轴机床伺服控制中的一个难题。为此, 将局部结构化方法与解耦理论
相结合, 提出一种新的解耦算法, 从理论上实现了对 6 位置环虚拟轴机床的平动和转动之间的解耦。
关键词: 解耦; 6 位置环虚拟轴机床; 运动学逆解; 直线电机
中图分类号:
TP
271. 2 文献标识码:
A
Local structurization method of kinematic decoupling
control for
6-
pole virtual
-
axis NC machine tool
GUO Q ing
2
d ing
,
L IU Y ang
(
College of E lectric Engineering
,
Shenyang U niversity of Technology
,
Shenyang
110023,
China
)
Abstract
:
U sing linear motors to actuate virtual
2
axis m achine tool can m eet the requirem ents of high
perform ance
.
Decoup ling is alw ays a difficult p roblem in the field of virtual
2
axis m achine tool servo
2
control
.
Local structurization m ethod is com bined w ith the theo ry of decoup ling and a new decoup ling
algorithm is p roposed
.
Fo r
6
position
2
loop m achine tool
,
decoup ling betw een parallel mo tion and
ro tation is realized theo retically
.
Key words
:
decoup ling
; 6
position
2
loop m achine tool
;
inverse kinem atics so lution
;
linear mo tor
1
引 言
为适应高精度、高速度加工的要求, 近年发展起
来一种并联机床
(
虚拟轴机床
)
。由于它与串联机床
相比具有运动链质量小
(
加速度大
)
、刚度高、机械结
构简单等优点, 因而被誉为“21 世纪的机床”。
高速加工必须具有很高的进给速度和加速度,
而使用直线电机可避免滚珠丝杠
(
齿轮、齿条
)
传动
中的反向间隙、惯性、摩擦力和刚度不足等缺点, 从
而实现了无接触直接驱动, 以至于可达到 160
m
g
m in
以上的速度和 2. 5
g
以上
(
甚至 10
g
以上
[1]
)
的
加速度, 定位精度也可高达 0. 5～ 0. 05
Λm
[2]
。这样
便获得了高精度、高速度的位移运动
(
在高速中极高
的定位精度和重复定位精度
)
, 并具有极好的稳定
性。
尽管并联机床的机械结构不断得到简化, 却增
加了控制上的难度, 尤其在解决虚拟轴机床的 6 个
驱动杆之间的强机械耦合方面。国内外已有许多文
献
[3～ 8 ]
对此进行了研究, 但仍未得到解决。因此, 对
虚拟轴机床的解耦成为一个亟待解决的难点问题。
收稿日期: 2000212218; 修回日期: 2001204216
基金项目: 国家自然科学基金项目
(
50075057
)
作者简介: 郭庆鼎
(
1939—
)
, 男, 辽宁盖县人, 教授, 博士生导师, 从事交流伺服、数控技术、鲁棒控制等研究; 刘洋
(
1977—
)
,
男, 山东淄博人, 硕士生, 从事交流伺服、数控机床等研究。
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