基于RTCP的五轴混联机床跟随误差检测轨迹仿真分析与优化

发布时间：2023-02-09 07:41

　　并联机床是近年来才出现的一种新概念机床,因为它是并联机器人与机床结构结合的产物,具有高技术附加值,所以又被誉为是“21世纪的机床”。本文的研究对象是3PRS-XY五自由度混联机床,该机床以3-PRS并联主轴头作为主体结构,并将该主轴头串联在XY工作台上。本文依据数控机床的RTCP(Rotation Tool Centre Point)功能,针对混联五轴机床伺服系统跟随误差所造成的刀尖点运动轨迹误差进行了研究。并且基于机床的RTCP功能的误差检测,相较于其他方式,具有操作简易,轨迹灵活多变,高精度,受其他干扰项较少等优点。通过建立五轴混联机床联动仿真模型,来研究和评判不同RTCP检测轨迹对混联机床的各驱动轴跟随误差的检测性能,并提出一种更适应于3PRS-XY混联机床的误差检测优化轨迹。本文详细工作内容如下:首先,需要建立五轴混联机床联动仿真模型;通过几何方法得到混联机床的正逆解数学模型,建立数控机床伺服进给系统的仿真模型,获得驱动轴三环控制系统中的各项参数,并添加了前馈控制进行优化,通过研究PID控制原理,得到伺服系统动态参数与跟随误差之间的关系,为机床的伺服控制系统模型参数调整提供了建...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 混联机床的研究现状
        1.2.1 国内外混联机床的发展状况
        1.2.2 数控机床伺服控制系统精度的研究现状
    1.3 数控机床RTCP功能及RTCP轨迹的规划
        1.3.1 数控机床RTCP功能的原理介绍
        1.3.2 并联机构RTCP运动轨迹规划
    1.4 论文主要研究内容
第二章 混联机床的结构及跟随误差研究分析
    2.1 混联机床机械结构
        2.1.1 混联机床机械结构分析与运动学坐标系建立
        2.1.2 混联机床并联主轴头的逆运动学分析
        2.1.3 混联机床的正运动学分析
    2.2 伺服控制系统的组成单元
        2.2.1 数控机床机械传动装置的数学模型
        2.2.2 伺服控制系统中的电气部分
    2.3 混联机床驱动轴的伺服控制系统建模
        2.3.1 并联主轴头驱动轴的伺服控制系统建模
        2.3.2 串联机构X轴的伺服控制系统建模
        2.3.3 三环伺服控制系统模型优化
        2.3.4 控制系统的动态误差系数法
    2.4 混联机床刀尖点运动误差仿真方法
    2.5 本章小结
第三章 混联机床的RTCP检测轨迹性能比较
    3.1 五轴混联机床RTCP检测工作机理分析
        3.1.1 基于RTCP的五轴机床联动性能检测试验
        3.1.2 RTCP检测轨迹的生成方法研究
        3.1.3 RTCP检测轨迹下的刀具刀尖点误差
    3.2 五轴混联机床单轴失配的RTCP轨迹检测性能比较
        3.2.1 串联工作台驱动轴跟随误差的RTCP轨迹检测结果
        3.2.2 并联主轴头驱动轴跟随误差的RTCP轨迹检测结果
    3.3 五轴混联机床多轴失配的RTCP轨迹检测性能比较
        3.3.1 串联轴X轴和Y轴伺服失配状况下的的RTCP检测分析比较
        3.3.2 并联轴双轴间伺服参数不同情况下的的RTCP检测分析比较
        3.3.3 并联轴三轴的伺服参数均失配情况下的刀尖点误差分析比较
    3.4 本章小结
第四章 RTCP检测轨迹优化方法研究及分析
    4.1 RTCP检测轨迹的检测能力差异化分析
    4.2 混联五轴机床刀具刀尖点误差影响因素分析
        4.2.1 并联构型主轴头动平台到终端刀尖点误差的传递关系
        4.2.2 混联机床各驱动轴跟随误差与终端动平台间的传递关系
        4.2.3 混联五轴机床刀具刀尖点误差影响因素分析
    4.3 基于遗传算法的RTCP轨迹优化
        4.3.1 遗传算法的实现过程
        4.3.2 基于灵敏度指标的RTCP检测优化轨迹
        4.3.3 优化的RTCP检测轨迹的仿真结果分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 论文结论
    5.2 未来工作的展望
致谢
参考文献



本文编号：3738499