基于非线性特性的大型转台精密运动控制技术

龚时华,李斌,朱国力

(华中科技大学 制造装备数字化国家工程研究中心,湖北 武汉 430074)

1 引言

随着生产发展的需要,大型回转工作台越来越广泛地运用到铣削加工,一些大型复杂型面零件如螺旋桨的铣削加工往往需要大型回转工作台参与数控联动。因此对大型转台的运动控制提出了更高的要求:1)要求能实现正反转;2)能频繁地启动与停止;3)能实现精确的位置控制并作为插补轴进行联动控制。

而大型转台的机电传动控制中却存在着诸多的非线性环节,这是因为:1)大型转台的驱动齿轮无法进行精加工,而高达几千的减速比需要多级减速才能实现,这必然会造成较大的传动间隙和传动误差。这样,当主齿轮改变方向时,从齿轮(转台驱动齿轮)保持原位不动,直到间隙消除后才改变方向,如图1a所示;2)大型转台的体积大、重量沉,存在很大的静摩擦力,导致转台从静止需要很大的力矩才能克服静摩擦力运动起来,如图1b所示。

大型转台传动过程中的非线性环节将对系统的静态特性和动态特性产生很大的影响,如间隙特性将使系统的相位滞后增大,并降低系统的稳定性;死区特性会使转台运动的静态误差增大,造成低速运动的不平滑性,导致低速爬行。因此,必须采取措施,克服传动非线性环节的影响,实现大型转台的精密运动控制。

图1 大型转台传动控制中的非线性环节Fig.1 The nonlinear components in the turn-table′s transmission control process

2 基于双电机驱动消除间隙的控制模型

大型转台的机械……