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双驱同步控制的误差预补偿算法与试验

卢红 马芳宁 范维 刘琪 徐一帆

卢红, 马芳宁, 范维, 刘琪, 徐一帆. 双驱同步控制的误差预补偿算法与试验[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(5): 684-690. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180233
引用本文: 卢红, 马芳宁, 范维, 刘琪, 徐一帆. 双驱同步控制的误差预补偿算法与试验[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(5): 684-690. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180233
Lu Hong, Ma Fangning, Fan Wei, Liu Qi, Xu Yifan. Error Precompensation Algorithm and Experiment for Dual-drive Synchronous Control System[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(5): 684-690. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180233
Citation: Lu Hong, Ma Fangning, Fan Wei, Liu Qi, Xu Yifan. Error Precompensation Algorithm and Experiment for Dual-drive Synchronous Control System[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(5): 684-690. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180233

双驱同步控制的误差预补偿算法与试验

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180233
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51675393

详细信息
    作者简介:

    卢红(1965-), 教授, 博士生导师, 研究方向为双驱同步控制技术, landzh@whut.edu.cn

  • 中图分类号: TH166

Error Precompensation Algorithm and Experiment for Dual-drive Synchronous Control System

  • 摘要: 针对双驱进给系统的同步控制,设计了一种新的补偿算法。首先,根据双丝杠工作台的结合部刚度,建立滚珠丝杠运动系统的动力学模型。然后在不同进给速度和工作台位置下,对双驱进给的同步误差进行检测,得到同步误差的多元线性回归模型,利用动力学模型与多元线性回归模型可综合得出双驱同步控制的误差预补偿模型。采用自主研发的双驱进给试验平台进行双驱进给的补偿试验,对比传统的虚拟主轴同步控制策略、主从同步控制策略与本文所提出的误差预补偿控制策略,对双驱进给的速度跟随精度与位置同步精度进行对比分析,试验结果表明,双驱同步控制的误差预补偿策略具有同步精度更高,稳定性更好的优点。
  • 图  1  滚珠丝杠进给系统

    图  2  总体控制方案模型

    图  3  双丝杠进给系统动力学模型图解

    图  4  永磁同步电机数学模型

    图  5  双滚珠丝杠同步误差曲线

    图  6  误差预补偿同步控制模型

    图  7  双驱进给系统实验平台

    图  8  控制系统硬件结构

    图  9  双丝杠理论速度曲线

    图  10  滚珠丝杠理论位置曲线

    图  11  采用传统虚拟主轴同步控制策略

    图  12  采用传统主从同步控制策略

    图  13  采用误差预补偿的同步控制策略

    表  1  双滚珠丝杠位置差

    工作台位置/mm 双驱进给速度/(mm·s-1)
    10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
    10 0.085 0.089 0.085 0.095 0.087 0.083 0.098 0.090 0.091 0.094
    20 0.090 0.091 0.093 0.089 0.092 0.095 0.096 0.095 0.099 0.092
    30 0.091 0.085 0.092 0.092 0.089 0.088 0.090 0.094 0.096 0.090
    40 0.084 0.084 0.087 0.098 0.093 0.096 0.083 0.098 0.089 0.100
    50 0.090 0.076 0.093 0.104 0.092 0.089 0.091 0.086 0.094 0.096
    60 0.092 0.079 0.098 0.096 0.089 0.094 0.103 0.104 0.097 0.098
    70 0.086 0.075 0.086 0.085 0.098 0.097 0.094 0.098 0.094 0.093
    80 0.093 0.089 0.093 0.097 0.097 0.095 0.092 0.096 0.099 0.096
    90 0.087 0.090 0.094 0.093 0.094 0.095 0.104 0.099 0.104 0.105
    100 0.083 0.094 0.093 0.093 0.098 0.097 0.099 0.093 0.096 0.098
    110 0.095 0.105 0.099 0.099 0.106 0.103 0.123 0.102 0.107 0.106
    120 0.105 0.098 0.094 0.096 0.094 0.099 0.121 0.103 0.094 0.094
    130 0.100 0.086 0.096 0.098 0.099 0.102 0.098 0.098 0.116 0.099
    140 0.091 0.081 0.103 0.101 0.100 0.096 0.099 0.115 0.105 0.129
    150 0.103 0.089 0.097 0.099 0.095 0.105 0.118 0.101 0.098 0.099
    160 0.091 0.099 0.097 0.103 0.118 0.098 0.109 0.122 0.132 0.103
    170 0.105 0.091 0.109 0.098 0.097 0.116 0.130 0.098 0.117 0.121
    180 0.095 0.120 0.099 0.102 0.107 0.103 0.098 0.104 0.098 0.156
    190 0.085 0.098 0.112 0.115 0.098 0.096 0.114 0.120 0.126 0.134
    200 0.090 0.103 0.100 0.097 0.105 0.121 0.122 0.147 0.141 0.137
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    表  2  3种同步控制策略实验结果

    控制方式 同步误差/mm 实际位移/mm 速度方差
    虚拟主轴 0.045 39.498 1.117
    主从同步 0.041 39.403 0.919
    误差预补偿 0.019 39.882 0.376
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2018-05-24
  • 刊出日期:  2019-05-05

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