基于音圈电机作动器的主轴振动LQG控制研究

史中权 　叶文华

1.南京航空航天大学，南京，210016　　2.河海大学，常州，213022



基于音圈电机作动器的主轴振动LQG控制研究

史中权1,2叶文华1

1.南京航空航天大学，南京，2100162.河海大学，常州，213022

摘要：为克服被动动力吸振器偏离最优状态时抑振效果严重降低的不足，针对动刚度较低的铣削加工机床的主轴振动控制，设计了一种混合动力吸振器的主动振动控制系统。该吸振器以音圈电机为作动器，以位移和速度作为状态反馈信号，直接对铣削刀具施加控制力，从而达到抑制主轴振动的目的。在分析音圈电机驱动特性的基础上，建立了两自由度的铣刀与主轴振动力学模型，推导出系统的状态方程，并采用线性二次高斯控制(LQG)最优控制方法对振动控制模型进行了仿真，最后在实际的数控雕铣机床上进行了相关的铣削主轴振动控制实验。结果表明，该方法能有效降低主轴切削振动，基于振动位移反馈的抑振效果优于基于振动速度反馈的抑振效果，但基于振动速度反馈能更有效地抑制高频的共振峰值，实际系统应根据振动反馈信号实时调整主动控制参数。

关键词：音圈电机；动力吸振器；最优控制；切削颤振

0引言

制造业数字化和智能化是新的工业革命的核心技术[1]。机床技术发展的前景和目标，是能够实现装备制造业的全盘自动化，智能机床的出现，为未来装备制造业实现全盘生产自动化创造了条件。长期以来，我国的数控系统只能作为非智能的机床运动控制器完成预定的加工工序，对加工噪声、振动无法在线自适应地加以控制。……