文档介绍：摘要随着并联机床技术的发展,出现了将并联机床和传统串联结构机床相结合的混联机床,并在工业生产中开始显现出巨大潜力。三自由度混联机床是一种新型少自由度混联机床,可以实现一维移动和两维转动,具有结构简单、刚度大、灵巧性好、低惯性以及有效载荷大等优点,可广泛应用于运动模拟器、微操作手以及机床加工设备等领域。由于混联机床具有系统非线性及耦合性强等特点,传统控制方法难以获得理想的控制效果,因此,对混联机床智能控制策略的研究成为目前混联机床研究中的热点之一。在本文中,以这种新型混联机床为对象,对其运动控制中的虚拟建模、运动学分析、轨迹插补、刂品椒ê湍:齈控制方法等方面进行了比较系统深入的研究。对其机构参数和自由度进行了分析计算,在中进行了机构简化和虚拟建模,在行拚蜕瓒嘶鼓P图霸硕际萆瓒ǖ亩教运动轨迹,进行了运动学仿真,得到了混联机床的运动仿真动画及各条驱动腿的运动学逆解曲线,提供了对其运动特点的直观认识和插补控制器研究的训练样本。利用神经网络并行运算和非线性映射能力,结合插补控制理论和新型混联机床运动规律,提出了一种软件插补控制器。给出了混联机床粗插补和精插补算法,以神经网络构建了插补控制器,用算法对控制器进行训练,利用中的神经网络工具箱进行了仿真,验证了其可行性和有效性,为实现面向制造过程的高速实时插补方面,提供了一种新的插补控制器结构。新型混联机床驱动腿的运动通过插补控制器输出脉冲给伺服电机来实现,为保证其运动精度,设计了多通道双闭环刂破骱湍:齈控制器。给出了新型混联机床的控制流程和控制策略,对两种控制器的原理、结构进行了分析和推导,建立了混联机床误差链模型、单通道传递函数模型和模糊规则表,在环境下对两种控制器进行的仿真对比分析表明,模糊刂破髂芨行У馗纳系统的鲁棒性、快速性和控制精度。关键词:混联机床,插补,神经网络,:齈
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第一章绪论法简单、可靠性高等特点,尤其适合于可建立精确数学模型的确定性控制系纠矧。课题来源及研究意义本课题是四川省应用基础研究资助项目,混联机床是一种具有较高实用价值的新型少自由度混联机床机构,本文对其运动控制中的机构参数分析、虚拟建模、运动学逆解、轨迹插补、刂坪湍:齈控制等方面进行了研究。由于混联机床的运动具有系统非线性和强耦合性等特点,传统的控制方法很难获得满意的控制效果,因此,对这种新型混联智能控制方法的研究在提高其加工速度和精度等方面具有重大的意义。目前,随着制造业日趋激烈的竞争和市场需求的快速发展变化,现代化工业生产对加工装备在加工精度、加工速度及其自身的更新速度和成本上提出了越来越高的要求,而传统串联结构机床存在的问题和不足也越来越明显,为了解决这些问题,从而提高生产效率和质量,并联机床的研究开始成为热点并取得了很大实用价值。混联机床联机构的优点集于一身,是并联机床的进一步发展,它具有工作空间大、灵活性好、速度快、刚度高、造价低等众多优点,正在成为高速、高效、柔性加工设备的一个新的发展方向圳。刂剖且恢直还惴河τ糜诠炭刂坪驮硕刂频目刂品椒ǎ捎谄渚哂兴然而,由于混联机床的结构决定了其操作空间和关节空间之间的运动呈非线性映射关系,由于这种复杂的运动映射关系、机床自身的结构误差以及其生产过程中遇到的干扰等因素,常规刂仆荒艽锏嚼硐氲目刂菩Ч。而人工神表现出了明显的优势,并且由于大量神经元的广泛连接和作用,使神经网络具有很强的鲁棒性【,】。同时,以模糊集合论、模糊逻辑、模糊推理等内容为基础的模糊控制方法,具有一个突出的优点,即不需要精确的被控对象的数学模型,可的成功。并联机床,较好地克服了传统串联结构机床存在的一些问题,比如刀具只能沿固定导轨进给、刀具作业自由度偏低等,但是也存在工作空间小等问题【捌,因此,将并联和串联机构同时采用的混联机床更具,,将并联机构和传统机床的串经网络方法在处理复杂非线性系统、不确定动态系统、高速并行分布计算等方面
豳鬻一蓍。笠了我国第一台大型镗铣类并联机床、删,随后,清华大学、天津大学、哈尔篱佃澶曼一,Ⅵ蝴岷狭⒘;驳姆⒄埂⑻氐愫脱芯肯肿高柔性制造设备牛琇,,~~,一⒘;驳姆⒄购脱芯肯肿以对无法进行精确定义的问题实现有意义和合理的操作尽R虼耍玃控制与神经网络和模糊控制相结合,构建新型的混联机床智能化刂破鳎悄壳国内外在混联机床控制策略领域研究的热点之一眦”】。并联机床,也称虚拟轴机床并联机器人技术与现代数控机床技术,兼顾机床和机器人的许多特性,其运动理论和具体结构都与传统的串联结构机床有很大差异,是一种新型高效、高精度、在~年,和加就对空间机