文档介绍：毕业论文(设计)
题目车床主轴箱箱体左侧8-M8螺纹攻丝机设计
系(分院) 机电工程系
专业班级机自
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摘要:分析了精密丝杠磨削过程中螺距误差的变化规律;提出了一种改进算法的智能PID补偿控制方法,采用“四点中心差分法”对数据进行平滑处理;给出了一种能跟踪误差变化规律,实时修正PID参数的智能控制规则以及这种改进算法的程序实现框图。
关键词:精密丝杠; 误差; PID控制; 智能补偿
1 引言
滚珠丝杠作为高效、精密传动部件在数控机床和各种自动化设备上得到广泛应用。由于影响丝杠加工精度的因素极其繁多和复杂,给精密丝杠的加工带来了困难,如何采用有效的补偿控制方法来提高其加工精度历来是精密丝杠磨削加工中一个重要的研究课题。
在补偿控制方法中,时间序列预报补偿方法虽然能对误差进行建模并预报,然而由于建模时间长而影响补偿精度。模糊自学习补偿控制方法对丝杠短周期误差进行补偿研究,取得了较好的效果。但其中模糊控制规则等是建立在对误差规律的先验知识及经验积累之上的,难免具有片面性和局限性,影响控制效果,其次目标函数的建立及其自寻优方法的实现都需要较复杂的计算,这对生产环境下实时性要求较高的场合有一定的难度。离散勒让德多项式序列预报补偿方法能有效地克服机械系统的惯性滞后,使机床传动链误差得到较好的补偿。但这种方法的补偿精度受到计算方法的外推正确性和计算实时性影响。目前大多数工业过程仍采用PID控制方法,因为这种简捷易行的控制方法能满足多数工业过程的控制需要。针对实际被控对象的特点,将智能控制技术与传统的PID控制技术进行有效地结合,相互取长补短,是一种简单实用的控制方法。
2 PID控制算法基本原理及其智能改进
PID控制的基本规律是:调节器的输出量u(t)与输入量e(t)、输入量的积分 EMBED 、输入量的微分EMBED 。其表达式为:
EMBED (1)
式中, EMBED ; EMBED 为积分时间常数; EMBED 为微分时间常数。
对(1)式离散化可得到离散的数字式PID算法:
EMBED (2)
式中 EMBED 。数字PID调节框图如图1所示。
克服随机误差干扰的不完全微分PID控制
PID调节器中的微分作用容易引进高频干扰。当干扰信号的频率很大时,即使信号的幅值很小,经微分后,由于频率的作用,也会使微分量的幅值变得很大。为抑制高频干扰,可在数字调节器中串接一个低通滤波器,如图2所示。
图中, (3)
对应的数字算式为:
EMBED (4)
式中,EMBED , EMBED ,EMBED ,EMBED ,带宽愈窄。
实际中,由于测量系统的误差及机械系统的振动等使误差信号中含有大量的噪声