自抗扰精密跟踪运动控制器的设计

作者：时间：2008-03-18来源：网络收藏

法及1616位乘法运算，并同时支持汇编语言和C语言编程。由于加工过程中采样周期仅几十微秒，为了尽量缩短控制周期，同时方便优化程序代码，本文采用汇编语言编程。由于该DSP控制板为定点DSF，所以在进行浮点运算时，需要事先进行定标处理。同时，由于定点DSP在执行开方等指数运算时，执行效率较低，所以在编写程序时，考虑将算法中的非线性函数做线性处理，以简化程序，缩短控制周期。通过仿真实验，简化处理后，控制周期可缩短50％以上，而快速性略有下降，但对抗干扰性和鲁棒性影响甚微，所以采用线性处理是必要且可行的。

　　4．2 切削试验

　　切削试验所用活塞试件材料为硬铝(2A80)，椭圆度分别为0．2、0．4、0．6、0．8mm，刀具材料为硬质合金(YT3)。分别在主轴转速800、l 000、1 200、1 400 r/min，切削深度0．05、0．1、0．2、0．3mm，进给量0．05、0．1 mm／r条件下，进行了多次正交切削试验。

　　上述各种切削试验中刀具跟踪运动误差控制在5μm以内。图5给出了主轴转速1 200 r／min，进给量0．05 mm/r，切深分别为0．05、0．1和0．2mm时刀具跟踪运动误差。在实验过程中发现，跟踪误差随切削深度的增加而略有增加，但所加工活塞的椭圆度对误差范围的影响很小，因此，在加工大椭圆度活塞时将获得很好的相对误差值。

　　切削试验结果表明，所设计的自抗扰精密跟踪控制器能抵抗非线性变化的切削力的影响，跟踪精度能满足加工要求。但是，与仿真分析结果不同，切削时刀具跟踪运动的误差曲线包含许多毛刺，这是由于光栅反馈分辨率为0．5／μm，从而造成误差曲线跳变，同时也影响了跟踪精度；此外，DSP的定点运算功能限制了参数的取值和运算精度，从而也降低了跟踪控制精度。

　　5 结论

　　本文将自抗扰控制技术应用于非圆数控车削中的快速伺服刀架控制。通过对执行机构建模和分析，设计出自抗扰 控制器。在Matlab仿真试验中，自抗扰控制在抗干扰性与鲁棒性上，均优于传统的PID控制方法。活塞切削实验结果表明，应用该控制算法，加工精度可达5／μm。目前，中国的数控非圆车削机床，加工精度一般在1 0 μm左右，国外进口机床加工精度虽然可达5μm以内，但价格昂贵。因此，本文进行的此项研究，将具有很大的应用价值。