大型龙门加工中心双直线电机驱动的同步控制技术

摘要

随着对零件精度要求的不断提高，迫切需要高速、高精度的数控机床，大型龙门加工中心功能完善，加工精度高，能加工出微米甚至纳米级的零件，但大型龙门加工中心还有许多技术问题，大型龙门加工中心双直线电机同步控制技术便是龙门加工中心实现高速、高精度的关键技术之一。
　　 本文在传动方案上，采用永磁同步直线电机代替传统的“旋转电动机+滚珠丝杠”。由于永磁同步直线电机消除了旋转电动机由旋转运动到直线运动的机械传动链的影响，且具有电磁推力强度高、损耗低、电气时间常数小、响应快等特点，使其在高精度、微进给伺服系统中成为执行机构的最佳选择之一。在控制策略上，为了实现龙门加工中心双直线电机同步控制，本文提出将自抗扰控制器取代传统的PID控制器，自抗扰控制是一种不依赖于系统模型的新型数字控制技术，其算法简单，快速无超调，辨识精度高，有很强的跟踪能力和抗参数扰动能力。同时将模糊PID控制器取代反馈控制器，模糊控制与传统控制相比，它不依赖于对象的数学模型，具有较强的鲁棒性。最后，通过MATLAB软件分别对基于PID的控制策略、基于自抗扰控制策略和基于自抗扰+模糊PID控制策略进行仿真，仿真结果验证了基于自抗扰控制+模糊PID控制策略能取得更好的控制效果，同步误差低，鲁棒性较强。