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3-TPS混联机床的运动控制算法的研究

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ｒ ｆ ｒｎ ｅ ｆｕｎ ａｉｎ ｆｒｔ ｅ ｃ ｎ ｒｌｄ ｓｇ ｆＮＣ ｙ ｔｍ ． ｅｅ ｅ ｃ ｏ ｄ ｔｏ ｏ ｈ ｏ ｔｏ ｅ ｉｎ ｏ ｓ ｓｅ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｈｙ ｒｄ Ｍａ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｔｏ ｌｏ ｔｍｓ ｉｅ Ｃ ｏｄｎ ｔ ；Ｓｎ ｌ Ｃ ｏｄｎ ｔ ｙ ｒｓ ｂ ｃ ｉｅＴ ｏ ；Ｃ ｎｒｌＡ ｇ ｒ ｈ ；Ｆｖ ｏ ｒｉａｅ ｉｇｅ ｏ ｒｉａｅ；Ｓｎ ｌ ｏｎ ｉ ｉ ｉｇｅＪ ｉｔ
平行 四边形 机 构组 成 ， 串联 结 构 ， 各 杆 长 度 Ａ Ａ 属 其 。
＝
驱动 电动机 ， 驱动 杆 的伸 缩 ， 刀具 能 到 达预 期 位 姿 。 使
关节转 角 与操 作 空间 中刀具坐 标 的映射关 系 ， 即
ｆ ｆ （ 一０）Ｏ ＋ ａ （ 一０ ）Ｏ ＝ｆｃ ｏ ２ ｓ１ ｌｓ ｏ ３ｓ １ １ ｌ ｌ
ｓ ａｃ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ． Ｉ ｅ ｍｓ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔｃ ｎ ｒ ｌｒｑ ｒ ｓ，ｓ ｖ ｒｌ ｋｎ ｍａ ｉｓ ｃ ｎ ｒｌ ａｇ ｒｔ ｍｓ ａ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｎ ｔｒ ｆｄ ｆ ｒ ｎ ｏ ｔｏ ｅ ｕｉｅ ｅ ｅ ａ ｉ ｅ ｔ ｏ ｔｏ ｌｏ ｈ ｒ ｃ ｉ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ｒ ｐ ｓ ｄ． Ｔｈ ｓ ｌ ｏ ｔ ｍｓ ｉ ｃｕ ｅ ａ ｓ ｒｅ ｆｔａ ｓｏ ａｉｎ ｆｏ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒｌｔ ｒｅ ｏ ｔ ｅ ｅ ｐ ｃｉｅｙ ｐ ｏ ｏ ｅ ｅ ｅ ａｇ ｒ ｈ ｎ ｌ ｄ ｅ ｉｓ ｏ ｒ ｎ ｆ ｒ ｔｏ ｒ ｍ ｈ ｏ ｔｏ ａ ｇ ｔｔ ｈ ｉ ｍ
Ｉ ｆ［（ 一 ２Ｃ — （ 一 ２ｃｌ ］ ｌ （ 一 ３Ｃ Ｙ＝ｆｓｏ ０）Ｏ ｃＯ ０）Ｏ Ｏ 一ｔ Ｏ ０） １ ｌ ｌ ｌ Ｓ １ ２ｌ ｃ ｌ Ｏ
｛ 一ｔ（ 一 ３ｃ１ ＋ ｔ一１ ｆ Ｃ ｌ Ｏ ０）Ｏ Ｏ （ ｔ一ｄ Ｏ ２ｌ ｓ Ｓ ｌ ２ ）ｌ
ＡＡ ，２３ ＡＡ ，１４ ＡＡ ＝ ３６各相 邻 杆件 以 ４５ＡＡ ＝ ５６ＡＡ ＝ ２５ ＡＡ ，
（ ｃ ｏｌ ｆ ｅｈ ｎ ａ Ｅ ｇｎｅｉｇａ ｄＡ ｔ ａ ｏ ， ｏｔｅｓ Ｕ ｉ ｒ ｔ，ｈｎ ａ ｇ１ ０ Ｃ Ｓ ｈｏ ｏ ｃａ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｎ ｕｏ ｔ ｎ Ｎ ｒ ａｔ ｎｖ ｓ ｙ Ｓ ｅｙｎ １０ ４， ＨＮ） Ｍ ｃ ｎ ｍ ｉ ｈ ｅｉ ０
回转 副相连 ， 并且 各 回转 副 的回转轴线 都相互 平行 ， 这
ｌ＝ｆｓ ０） ＋ （ ０） １ ］ ｌ （ ０） ｆ［ 一 ２Ｓ ｃ ｚ １（ ｌ Ｏ 一 ２ Ｏ Ｏ 一ｔ 一 ３ Ｏ ｃＣ １ ２ ｃ Ｓ ｌ
ｍａ ｈｎ ｎ ｉｅ ｔ ｓ ｏ ｃ ｉ ｅ ｔｏ ，ｗｈ ｃ ｒ ｓｓｏ ｈ ｏ ｔｏ ｆｈ ｂ ｄ ｍａ ｈ ｎ ｏ ｌａ ｆｅｓ ｃ ｉｉ ｇ ｋｎ ｍａ ｉ ｆｍａ ｈ ｎ ｏ ｌ ｃ ｉｈ ａ ｅ ｂａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒｌｏ ｙ ｒ ｃ ｉ ｅ ｔ ｏ ｎｄ ｏｆｒ ｉ
法就 是在 串联 机构 的各 个 关 节 上加 入 编码 器 ， 来测 用 量关 节转角 ０ 、２０ 。然 后这 些测 得 的信 息被 反馈 到 ０ 、，
Ｂ） 以虎克铰 （ ， １联 接 与 动平 台 ７以 Ｒ Ｃ ｂ，。 ３６，） Ｒ （ ｂ， ｂ） 方式相 联 。为了约束 动平 台的姿 态 ， 在动 平 台和基 座 问附加 了一个平行 约束 机构 ２ 。平 行机 构 ห้องสมุดไป่ตู้由两个
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｉ ｅ ｔｃ ｏ ｔｏ ｌ ｏ ｔ ｍｓ ｏ ｅ ｈ ｒｚ ｎ ａ ｔａ ｔ ｅ ｋ ｎ ｍａｉｓ ｃ ｎ ｒ ｌａ ｇ ｒ ｈ ｆ ａ ｎ ｗ ｏｉｏ ｔｌ—ｖ ｒｉａ ｏ ｖ ｒｉｎ ｈ ｂ ｄ ｍａ ｈ ｎ ｏ ｌａ ｅ ｒ — ｉ ｅ ｃ ｌｃ ｎ ｅ ｓｏ ｙ ｒ ｃ ｉ ｅ ｔ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ
维普资讯
设计与研究 Ｄｉ０ ｓ ｅｎｎＲｅ ｓ ｄｅ ｇ ａ
３一Ｔ Ｓ混 联机 床 的运 动 控 制算 法 的研 究 Ｐ
朱立达 朱春 霞 蔡光起 许建 峰 吴文 强
（ 东北 大学机械 工 程与 自动化 学院 ， 宁 沈 阳 １０ ０ ） 辽 １０ ４ 摘 要： 针对一 种新型 立 卧转 换式 混联机床 的运 动控 制算 法进行 了研究 。根据 不 同的控制 要求 。 别对该 机 分 床 提 出了几种 运动控 制算 法。这 些算 法从控 制对 象到机床 本体 的Ｊ － 运动 之 间一 系列 的转换 。 是 ｊｒ ￣ 正 混联机 床控 制的基础 。 为数 控 系统 的控 制设计 提供 了参考 依据 。 关键词 ： 混联机 床 控 制算 法 五 坐标 单坐标 单关节
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｎ ｍａ ｉｓ Ｃｏ ｔ ｌ ｇ ｒｈ ｏ —ＴＰＳ Ｈｙ ｒ ｃ ｉｅ Ｔ ｏ ｔ ｄ ｎ Ｋｉｅ ｔ ｎ ｒ ｏ ｉ ｍｓ ｆ ｒ — ｃ ｏ Ａｌ ｔ ３ ｂ ｉ Ｍａ ｈｎ ｏ ｌ ｄ
Ｚ ｉ ａ ＨＵ Ｃ ｕ ｘａ ＨＵ Ｌｄ 。Ｚ ｈ ｎ ｉ ，ＣＡ ｕ ｎ ｑ ，ＸＵ Ｊａ ｆｎ ，Ｗ Ｕ Ｗ ｅ ｑａ ｇ ＩＧ ａ ｇ ｉ ｉｎｅ ｇ ｎ ｉｎ
１ 混联 机 床 机 构 描 述
３一 Ｐ Ｔ Ｓ混联 机床结构 如 图 １ 所示 。驱 动杆 （ ５ ４， ， ９ 由三个 伸 缩 杆 组成 ， ） 各杆 分 别 与 固定 平 台 （ ， ，
本 文所研 究 的 ３一Ｔ Ｓ型混 联 机床 的特色 之 一 就 Ｐ
是三杆 驱动 ， 串联 机构 测 量 并 反馈 位 置信 号 。具 体 做

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3_TPS混联机床刀具长度补偿算法

3_TPS混联机床刀具长度补偿算法


908Leabharlann 东北大学学报 (自然科学版) 第 27 卷
时具有立式和卧式两种加工状态 , 四坐标加工时 只具有卧式加工状态) ,在动平台回转轴 A 3 A 6 里 有一对蜗轮蜗杆 , 即动平台回转轴上附加了一个 转动θ4 ,当 θ4 = - θ1 时 , 可以保证刀头始终处于 垂直状态加工 , 或蜗轮蜗杆顺时针旋转使 θ4 = 180°,此时为卧式加工·而五坐标加工时 , 0 ≤θ4 ≤ 180°·安装时要尽量保证刀尖点的位置始终处于 动平台上动系的 y′轴的延长线上·当三杆根据加 工要求分别伸长或缩短时 , 由于平行机构 、θ4 、θ1 的共同作用 ,使动平台具有沿 x , y , z 轴的 3 个移 动自由度和绕 y′轴的转动自由度·若再在旋转刀 具的下方安装一个数控回转工作台 (回转角度为 θ5) ,此机床即可以实现五面五坐标加工·
坐标加工所不同的是它在三坐标加工的基础上又 附加了两个转动坐标 ,即 B 轴和 C 轴的转动 ,在 此情况下 ,其刀具长度补偿的计算远不是三坐标 加工时刀具长度补偿时的简单计算 ,而是涉及了 在加工过程中 ,刀具根据加工表面的变化情况而 与加工表面的法线间具有一定的角度后的刀具长 度补偿·
32TPS混联机床在实现五坐标加工时 ,当刀
L i = b′ixsθ1 s45°- b′izcθ1 s45°+ Y C ±Δcosαcos C1 + l dcosα - B 1 Y ·
(9)
- b′ixsθ1 c45°+ b′izcθ1 c45°+ ZC ±Δsinα + l dsinα - B iZ
3 结 论
32TPS 混联机床是在成熟并联机构基础上进 行的变异设计 ,该机床具有多坐标联动加工功能· 本文根据 32TPS 混联机床的特殊结构 ,对该机床 在实现三坐标立式 、卧式加工 、四坐标加工及五轴 联动加工时刀具长度补偿算法进行了研究 ,给出 了各种加工情况下的刀具补偿算法 ,建立了刀心 点与刀具长度补偿值之间 、三根杆的伸长量与刀 具补偿值之间的关系·其算法简单 、方程为显式 , 满足控制系统的速度要求·
一种新型混联机床原型构想及运动学分析

一种新型混联机床原型构想及运动学分析


【 ｂｔ ｃ】ｎ ｈ ｅ ａｈ ｏ ｃ ｒ ｈｂｉ ｋ ｅ ａ ｃ ｍ ｃ ｉ （ Ｋ ｃｎ ｉｓ ｈ ｍ ｎ ｄａ — Ａ ｓ ａｔ ／ ｅ ｌ ｏ ｍ ｃｉ ｆ ｔ ｅ ｙｒ ｉ ｍ ｔｓ ａｈｎ Ｈ Ｍ） ｔｎ ｅ ａ ｖｎ ｒ ｔ ｆ ｄｆ ｉ ｎ ａｕ ｄ ｎ ｉ ｅ ｏ ａ ｔ ｉ ａ
ｍｅ ｈ ｉｍ ｄ ａ ２ ＤＯＦ ＸＹ ｔｂｅ （ｗ ｒｎ ｌ ｉｎ ）ｗｈｃ ｏ ｅ ｓｎ ａ ｇ ａ ｅｅ ｔｎ ｅ ｓａ ｈｇ ｃ ａ ｓ ａ 一 ｎ ｎ ａ ｌ ｔ ｏ ｔ ｓａ ｏ ｓ 。 ｉｈｐｒｃ ｓｉｇ ｒｎ ｅｃ ｎ ｂ ｘｅ ｄ ｄ ａ ｉｈ ａ ｔ
传统机床 的传动装置是 串联机构 ， 在大机器系统 中， 显得刚
度不足 ， 为了提高系统的刚度 ， 就增加构件的质量 （ 重量 ）这使得 ， 机床动力学性能比较差 ， 而并联机构在机床上的应用可很大程度
第 １ 期 １ ２１年 １ ０１ １月
文章编号 ：０ １３ ９ （０ １ １－ ２７ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ） １０ ０ — ３
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｉｅｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕ ａ 机床原 型构想及运动 学分析
Ｌ Ｕ －ｐ ｎ ＣＨＥＮ ｅ — ａ Ｉ Ｌｉ ｉ ｇ ． Ｗ ｎｋｉ
（ ’ａ ｉ ｏ ｉ ｌ ｎ ｌ ｔ ｍｅｈ ｎｃｌ ｏ ｔｃ ｎｃＣ ａ ｇｈ ６ Ｃ ｉａ ｎ ｎＢ ｏ ｇ ａ Ａ ｄＥ ｅ ｒ ｃ ａ ｉａ Ｐ ｌ ｅｈ ｉ， ｈ ｎ ｓａ １ １ ， ｈｎ ） Ｈｕ ｌ ｃ ｃｏ ｙ ４ ０２ （ ’ａ ｇｉｕｔｒｌ ｎｖ ｒ ｔ， ｈ ｎ ｓａ １ １ ８ Ｃ ｉａ ｎ ｎＡ ｒ ｌ ａ Ｕ ｉｅｓ ｙ Ｃ ａ ｇｈ ０ ２ ， ｈｎ ） Ｈｕ ｃ ｕ ｉ ４
《一种共轴混联机构运动学性能指标分析与仿真》范文

《一种共轴混联机构运动学性能指标分析与仿真》范文

《一种共轴混联机构运动学性能指标分析与仿真》篇一一、引言随着现代机械系统的发展，共轴混联机构因其结构紧凑、运动灵活等优点，在机器人、自动化设备等领域得到了广泛应用。

本文针对一种共轴混联机构，进行运动学性能指标的分析与仿真，旨在为相关研究与应用提供理论依据。

二、共轴混联机构结构描述共轴混联机构主要由多个驱动单元和连接单元组成，各单元通过共轴连接，实现机构的运动。

该机构具有结构紧凑、运动灵活、负载能力强等特点，广泛应用于各类机器人和自动化设备中。

三、运动学性能指标分析1. 位置精度：共轴混联机构的位置精度是衡量其运动性能的重要指标。

通过分析机构的运动学方程，结合实际工况和需求，可得出机构在不同条件下的位置精度。

2. 速度与加速度特性：共轴混联机构的速度与加速度特性直接影响到机构的动态性能。

通过分析机构的运动学方程，可得出机构在不同条件下的速度与加速度变化规律。

3. 刚度与稳定性：共轴混联机构的刚度和稳定性是评价其运动性能的重要指标。

刚度反映了机构抵抗变形的能力，稳定性则反映了机构在运动过程中的稳定性。

通过分析机构的力学模型和仿真结果，可得出机构的刚度和稳定性。

四、仿真分析为了更直观地分析共轴混联机构的运动学性能，本文采用仿真软件进行仿真分析。

首先，建立共轴混联机构的仿真模型，设定仿真参数和工况；然后，通过仿真软件对机构进行运动学仿真，得出机构在不同条件下的位置、速度、加速度等运动学参数；最后，结合实际工况和需求，对仿真结果进行分析和评价。

五、结果与讨论1. 位置精度：仿真结果表明，共轴混联机构具有较高的位置精度，满足实际工况和需求。

但在某些特殊工况下，机构的位置精度可能会受到一定影响，需进一步优化机构结构和控制策略。

2. 速度与加速度特性：仿真结果显示，共轴混联机构具有较好的速度与加速度特性，能够满足快速、灵活的运动需求。

但在高速运动过程中，需注意机构的动态稳定性和振动问题。

3. 刚度与稳定性：仿真分析表明，共轴混联机构具有较高的刚度和稳定性，能够满足各种工况下的使用需求。

精密制造系统中的运动控制算法研究

精密制造系统中的运动控制算法研究

精密制造系统中的运动控制算法研究摘要：精密制造系统中的运动控制算法在实现高精度、高效率的运动控制方面具有重要的作用。

本文对精密制造系统中的运动控制算法进行了研究，主要包括传统算法和现代算法两个方面。

传统算法主要包括 PID 控制算法和滑模控制算法，现代算法主要包括自适应控制算法和模糊控制算法。

本文对各种算法的原理进行了介绍，分析了它们在精密制造系统中的应用情况以及优缺点，并针对不同应用场景提出了相应的改进和优化方案。

关键词：精密制造系统、运动控制、算法、PID控制、滑模控制、自适应控制、模糊控制1. 引言精密制造系统是一类对产品精度要求极高的制造系统，运动控制是其中一个重要的环节。

精密制造系统中的运动控制算法直接影响到系统的稳定性、响应速度和定位精度。

因此，研究和应用适合精密制造系统的运动控制算法对于提高制造质量和效率具有重要意义。

2. 传统算法2.1 PID 控制算法PID 控制算法是一种基本的经典控制算法，通过对误差、误差变化率以及误差积分的综合考虑，通过调整比例项、积分项和微分项的权重来实现控制系统的稳定性和响应速度。

在精密制造系统中，PID 控制算法被广泛应用于伺服系统的速度控制、位置控制和力控制等方面。

PID 控制算法简单、稳定性好，但其在应对非线性、参数变化和外部干扰等复杂环境下的性能有所不足。

2.2 滑模控制算法滑模控制算法通过引入滑模面来实现对系统动态特性的控制。

滑模控制算法具有良好的鲁棒性和抗扰动能力，对于高精度控制具有较好的效果。

它在精密制造系统中常用于解决伺服系统非线性和外部干扰的问题。

然而，滑模控制算法容易造成高频振荡和控制信号的高频功率，对于一些特殊要求较高的系统不适用。

3. 现代算法3.1 自适应控制算法自适应控制算法根据系统动态特性实时调整控制参数，以适应系统参数变化和外部扰动。

自适应控制算法吸收了 PID 控制算法和滑模控制算法的优点，能够在面对复杂环境下实现高精度的控制。