经济型数控台钻X-Y工作台进给伺服系统设计及控制（全套含CAD图纸）
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译文 多目标优化激光切割工艺 摘要 本文介绍了一种激光多响应优化混合田口方法和响应曲面法（ 切割过程。该方法首先利用田口质量损失函数来找到最佳水平切削参数输入如协助气体压力，脉冲宽度，脉冲频率和切割速度。输入参数值的最佳进一步作为在响应曲面法中心值来开发和优化的二阶反应模型。这两个品质特性切缝宽度（千瓦），和材料去除率（ 这是不同性质（千瓦的较小的，更好的类型是，在材料去除率是越高越好类型），已选定同步优化。结果显示无论在相当大的改善当混合使用的方法是，质量特性进行比较单一的方法的结果 。 1。简介 该激光器发明于 20世纪 60年代，具有广泛的应用在对金属板材精细切割领域，由于其高精度，高强度 1,2。激光束切割（ 以成功地用于切割导电和非导电难以切割先进如反光金属，塑料工程材料，橡胶，陶瓷和复合材料。除了切割难切削材料，使用最广泛的本地商户中心是在产业实现密切复杂形状 /概况 为钢板切割公差 3。最广 泛用于切割金属板材使用的工业气体激光器 d： 们越来越近年来，在利益的使用脉冲 平均束功率，良好 的聚焦特性，缩小热影响区（ 本地商户中心是一种热能源为基础的非传统的切割。在这片材的方法是减少主要是由于融化和蒸发。熔化的材料是用弹出高压气体喷射帮助帮助 4。在原理图 1。自引进，本地商户中心一直是主要的研究领域为获得质量特别好切。该对切 割质量完全取决于工艺设定参数如激光功率，类型和协助压力气，片材厚度和组成，切割速度和操作（连续波或脉冲模式模式）。大量的实验研究已开展与分析的过程效果的目的关于削减几何参数，切割表面质量。在考虑到本地商户中心的实验研究最过程中 ，研究人员在不同时间的因素之一 ，分析投入产出的过程参数的影响质量特性或反应 5但是，这技术需要大量的实验运行因为只有一个因素是多种多样的每次运行，保持所有其他因素不变。另外，在此技术，输入过程中各参数的互动效应不考虑。为了克服这些问题，有些研究人员已经纳入实验设计方法，如响应曲面法（ 田口方法在实验（商标）研究本地商户中心的进程。应用田口方法来研究激光切割 信号与信噪比（ S/ N）比总图的，优点是视为质量功能。这种品质功能 集成质量特性的加权影响（切缝宽度（千 瓦），表面粗糙度，显微硬度，切缘和热影响区）及成本部分（削坡速度，氧气压力和束功率）。林等人。已申请的表面相同的方法研究粗糙度期间获得高速激光切割不锈钢板。李等人。 13也应用田口稳健设计方法，研究的宽度在激光切割和焊接热影响区切割（扁平封装（ ）包使用二极管泵浦固体激光器（ 统。所采取的切削参数为：激光目前，激光频率和切割速度。马修等。 14上进行参数研究脉冲 2毫米厚）。中心组合设计（ 均匀精度用于实验设计和第二阶响应面模型的热 影响区和切缝锥度的开发。输入过程 参数切割速度快，脉冲能量，脉冲持续时间，脉冲重复率和气体的压力。阿尔梅达等。应用实验设计方法 15，以确定能量，重叠率效应和 表面粗糙度和污垢的形成（边不规则的 在实验设计过程的基础上本地商户中心的研究迄今主要是在优化一次一个品质特性。人们已经发现这对于一个质量最佳的参数设置其他特性可能会降低品质特性。作为一个制造过程的目标是始终提高了产品的整体质量有必要优化多重品质特性同时进行。安东尼 16田 口质量已显示出损失函数的多目标优化技术生产过程采取的电子为例大会的问题。他找到了很大的改善在多重品质特性，相较于单一品质特性。不同杂交方法最近被用于不同加工工艺的优化。田口用模糊逻辑方法 17或用灰色关联分析 18已被用于优化放电加工工艺（非传统基于热加工过程）多机加工性能。 19已经提出了一个连续的整合对 演示通过采取个案研究的杂交方法印制电路板生产厂，发现重大减少质量损失。对 单个或多个性能的措施。在本文件中混合田口方法与响应曲面法（ 法已用于开发响应模型和优化 多重品质特性千瓦，材料去除率（ 一个脉冲 粒取向高硅合金钢变压器用表）。该质量特性两种不同性质（千瓦，较小的，更好（ 类型和 好的（乙肝）型）不等加权因子（千瓦： 80，材料去除率： 20）已选择。首先， 最小和最大材料去除率千瓦）。输出（最佳参数值）从 在 阶反应模型为千瓦，已开发出 阵 20。的 法已用于开发响应模型和优化 人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适 应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。 能发展方向 (1)用户界面图形化用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于 不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最 困难的部分之一。当前 拟现实、科学计算可 视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了 非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编 程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的 视图和局部显示比例缩放功能的实现。 (2)科学计算可视化科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使 信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域， 如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于 自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。 (3)插补和补偿方式多样化多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插 补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、 2D+2 螺旋插补、 补、 补 (非均匀有理 B 样条插补 )、样条插补 (A、 B、 C 样条 )、多项式插补 等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度 补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误 差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算 的刀具半径补偿等。 (4)内装高性能 控系统内装高性能 制模块，可直接用梯形图 或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车 床铣床的标准 户程序实例，用户可在标准 户程序基础上进行编辑 修改，从而方便地建立自己的应用程序。 (5)多媒体技术应用多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在 数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备 的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。 系结构的发展 (1)集成化采用高度集成化 片和大规模可编程集成电路 及专用集成电路 片，可提高数控系统的集成度 和软硬件运行速度。应用 板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器 具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸 显示，成为和 衡的新兴显示技术 ，是 21 世纪显示技术的主流。应用先进 封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、 减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可 靠性。 (2)模块化硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的 功能需求，将基本模块，如 储器、位置伺服、 入输出接口、通 讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增 减，构成不同档次的数控系统。 (3)网络化机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在 任何一 台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同 时显示在每一台机床的屏幕上。 (4)通用型开放式闭环控制模式采用通用计算机组成总线式、模块化、开 放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、 不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单 机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺 综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等 各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变 量的闭环控 制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实 时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、 服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真 等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智 能化、网络化。 3. 智能化新一代 控系统 当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新 一代 控系统已成为可能。智能化新一代 控系统将计算机智能 技术、网 络技术、 服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀 具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。 数控是可编程自动化技术的一种形式，通过数字、字母和其他符号来控制加 工设备。数字、字母和符号用适当的格式编码为一个特定工件定义指令程序。当 工件改变时，指令程序就改变。这种改变程序的能力使数控适合于中、小批量生 产，写一段新程序远比对加工设备做大的改动容易得多。数控机床有两种基本形式：点位控制和连续控制 (也称为轮廓控制 )。点位控制机床采用异步电动机，因此，主轴的定位只能通 过完成一个运动或一个电动机的转动来实现。这种机床主要用于直线切削或钻孔、镗孔等场合。数控系统由下列组件组成：数据输入装置，带控制单元的磁带阅读机，反馈装置和切削机床或其他形式的数控设备。数据输人装置，也称“人机联系装置”，可用人工或全自动方法向机床提供数据。人工方法作为输人数据唯一方法时，只限于少量输入。人工输入装置有键盘，拨号盘，按钮，开关或拨轮选择开关，这些都位于机床附近的一个控制台上。拨号盘通常连到一个同步解析器或电位计的模拟装置上。在大多数情况下，按钮、开关和其他类似的旋钮是数据输入元件。人工输入需 要操作者控制每个操作，这是一个既慢又单调的过程，除了简单加工场合或特殊情况，已很少使用。几乎所有情况下，信息都是通过卡片、穿孔纸带或磁带自动提供给控制单元。在传统的数控系统中，八信道穿孔纸带是最常用的数据输入形式，纸带上的编码指令由一系列称为程序块的穿孔组成。每一个程序块代表一种加工功能、一种操作或两者的组合。纸带上的整个数控程序由这些连续数据单元连接而成。带有程序的长带子像电影胶片一样绕在盘子上，相对较短的带子上的程序可通过将纸带两端连接形成一个循环而连续不断地重复使用。带子一旦安装好，就可反复使用而无需 进一步处理。此时，操作者只是简单地上、下工件。穿孔纸带是在带有特制穿孔附件的打字机或直接连到计算机上的纸带穿孔装置上做成的。纸带制造很少不出错，错误可能由编程、卡片穿孔或编码、纸带穿孔时的物理损害等形成。通常，必须要试走几次来排除错误，才能得到一个可用的工作纸带。虽然纸带上的数据是自动进给的，但实际编程却是手工完成的，在编码纸带做好前，编程者经常要和一个计划人员或工艺工程师一起工作，选择合适的数控机床，决定加工材料，计算切削速度和进给速度，决定所需刀具类型，仔细阅读零件图上尺寸，定下合适的程序开始的零参考点 ，然后写出程序清单，其上记载有描述加工顺序的编码数控指令，机床按顺序加工工件到图样要求。控制单元接受和储存编码数据，直至形成一个完整的信息程序块，然后解释数控指令，并引导机床得到所需运动。为更好理解控制单元的作用，可将它与拨号电话进行比较，即每拨一个数字，就储存一个，当整个数字拨好后，电话就被激活，也就完成了呼叫。装在控制单元里的纸带阅读机，通过其内的硅光二极管，检测到穿过移动纸带上的孔漏过的光线，将光束转变成电能，并通过放大来进一步加强信号，然后将信号送到控制单元里的寄存器，由它将动作信号传到机床驱动装置 。有些光电装置能以高达每秒 1000 个字节的速度阅读，这对保持机床连续动作是必须的，否则，在轮廓加工时，刀具可能在工件上产生划痕。阅读装置必须要能以比控制系统处理数据更快的速度来阅读数据程序块。反馈装置是用在一些数控设备上的安全装置，它可连续补偿控制位置与机床运动滑台的实际位置之间的误差。装有这种直接反馈检查装置的数控机床有一个闭环系统装置。位置控制通过传感器实现，在实际工作时，记录下滑台的位置，并将这些信息送回控制单元。接受到的信号与纸带输入的信号相比较，它们之间的任何偏差都可得到纠正。在另一个称为开环的 系统中，机床仅由响应控制器命令的步进电动机驱动定位，工件的精度几乎完全取决于丝杠的精度和机床结构的刚度。有几个理由可以说明步进电机是一个自动化申请的非常有用的驱动装置。对于一件事物，它被不连续直流电压脉冲驱使 ,是来自数传计算机和其他的自动化的非常方便的输出控制系统。当多数是索引或其他的自动化申请所必备者的时候，步进电机对运行一个精确的有角进步也是理想的。因为控制系统不需要监听就提供特定的输出指令而且期待系统适当地反应的公开 - 环操作造成一个回应环，步进电机是理想的。一些工业的机械手使用高抬腿运步的马乘汽车驾 驶员，而且步进电机是有用的在数字受约束的工作母机中。这些申请的大部分是公开 - 环 ,但是雇用回应环检测受到驱策的成份位置是可能的。环的一个分析者把真实的位置与需要的位置作比较，而且不同是考虑过的错误。那然后驾驶员能发行对步进电机的电脉冲，直到错误被减少对准零位。在这个系统中，没有信息反馈到控制单元的自矫正过程。出现误动作时，控制单元继续发出电脉冲。比如，一台数控铣床的工作台突然过载，阻力矩超过电机转矩时，将没有响应信号送回到控制器。因为，步进电机对载荷变化不敏感，所以许多数控系统设计允许电机停转。然而，尽管有 可能损坏机床结构或机械传动系统，也有使用带有特高转矩步进电机的其他系统，此时，电动机有足够能力来应付系统中任何偶然事故。最初的数控系统采用开环系统。在开、闭环两种系统中，闭环更精确，一般说来更昂贵。起初，因为原先传统的步进电动机的功率限制，开环系统几乎全部用于轻加工场合，最近出现的电液步进电动机已越来越多地用于较重的加工领 to in is to is of 4. of of of of as N BC et 11 to r 2007 +915322271812; +A. of 3. of d:in in of d:of of is a at a of on or 510. a of is in in To 960s in of of to 1,2. be as is 1. a of of on of as of of or A of of of on 1 007; in a as in to of is as 007 2008) 56257011004, 007; 007of a to of as KW is of RR is in of a N of or or of , V. S/N) of as of of et 12of Li et 13 s to AZ a et 14 d:of 2mm A a R N 1. of et 15 to of of on d:of of BC at of at a It of a is of a it is 16 a an of to or in or in (2008) 562570 563He in to of 17 or 8 to a 19 a M SM to in He by a of a in M in BC or a to to A is on of N be 22:of 0 1 of of 11A (Z) is , be on In a W a RR In B B (Z) B B 2122: A AG is of in KW is of RR is of 80%, 20%) TM is to W M is W RR by 20. to of of s of or on of to of or as In as as 2122V. (2)as 1=, (3) 1=1=, (4)or at or n is of a ( as 16010(5)(6)(7)in k is of at a of to a . SD i*is is a of In is to by In of is a is 23to be be as y :; (8)x2,y, y 0 (2008) 562570is to be it W a in in 5mm N 0 (2008) 562570 565by It is to as is (9)bs by 23. In to in be in it is a of CD is 20of p+1 of as 0;0.;0; ; .;0; a;0.;0;0;.;0; 0;a .;0 .; .; 0;0.;of a is 2p)1/4, it to to 0 of is a to of So a of at of is at of as 20:(10)of of In of or p+at In an 20is of by of of or 23on a 200d:is as an or . 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(1):3 4 1 a 9OA is ). 1 2 of p) in of 24+2*4+7 31of 0 is M. ais 2 02, 0, 1, . of to of of at so W ):1511 0:0746:3736 :0191 :0021 :0013 :1274 :0008:0126 :0029 :0010 12mg=352 3:5623 7:6419 :0159 :4135 :7470 3:4560 :1721 :0027 1:2499 :0417 :1050 :4063 :2750 :0175 毕业设计（论文）任务书 毕业设计（论文）题目： 经济型数控台钻 作台进给伺服系统设计及控制 毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）： 作台是许多机电一体化设备的基本部件，如数控机床的纵、横向进刀机构、数控铣床和数控钻床的 作台、激光加工设备的工作台、电子元件表面贴装设备等。模块化的 作台，通常由导轨座、移动滑块、工作平台、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件构成，其中，伺服电动机作为执行元件用来驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠的螺母带动滑块和工作台在导轨上运动，完成在 X,Y 方向的直线运动 。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均已标准化，设计时根据工作载荷选取即可。 设计一台简易数控 作台及控制系统 设计参数： 最大钻孔直径 4作台加工范围 X 向 200Y 向 160工作台最大移动速度 X 向 向 动加速时间 25位精度 毕业设计（论文）主要内容： 1. 确定总体方案，明确设计内容 2. 确定主要参数 3. 伺服系统设计，绘制装配图及主要零件图 4. 控制系统设计，绘制电气原理图 5. 结合本课程设计查阅并翻 译 1 万印刷字符的英文资料 6. 编写设计说明书 学生应交出的设计文件（论文）： 1. 设计说明书一份，（按太原 学院 学生毕业设计撰写规范写） 2. 配图及 零件图三张 （ 3. 电气原理图（ 4 英文翻译（ 1000 字符） 5开题报告 1 份 主要参考文献（资料）： 1. 张建民 北京 ： 高等教育出版社 ， 1985 2. 傅晓林 . 机电一体化设计指导 北京 ： 机械工业出版社， 1999 3. 江思敏 胡荣 . 路设计教程 北京： 高等教育出版社 ， 2000 4. 华南工学院 . 数控机床 上海交通大学 上海： 上海科学技术出版社 1984 5. 刘甘娜 马瑞芳 冯刚 . 微机原理及接口技术 西安： 西安交通大学出版社 1998 6. 王明珠 . 工程制图学及计算机绘图 北京：国防工业出版社 1998 7. 李广第 . 单片机基础 北京 ：北京 航空航天大学出版社 2001 8. 文怀兴 夏田 . 数控机床系统设计 北京： 化学工业出版社 2005 9. 北京航空学院机械加工教研室 数控机床的结构和传动 国防工业 出版 1979 10. 数控机床课程设计指导书 太原理工大学机械工程学院 2006 专业班级 机械工程 学生 要求设计（论文）工作起止日期 指 导 教 师 签 字 日期 教研室主任审查签 字 日期 系主任批准签 字 日期 毕业设计（论文）开题报告 毕业设计（论文）题目 ： 经济型数控台钻 作台进给伺服系统设计及控制 学 生 ： 指 导 教 师 ： 专 业 班 级： 2007 年 月 日 1 1. 课题名称： 经济型数控台钻 作台进给伺服系统设计及控制 数控技术是国防现代化的重要战略物质 ,是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业。大力发展以数控技术为核心的先进制造业已成为多数国加快经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。但是 ,我国在数控技术方面还有很多急需解决的问题。打破国外技术封锁 ,掌握数控关键技术 ,制造具有完全自主产权的高档数控设备 ,增加国产数控装备市场占有份额己成为我国先进制造业的发展方向。 高速高精度 ,同步控制以及多轴协调控制是目前数控技术的重要研究方向。在数控机床 ,的加工过程 中 ,要求沿预定的参考轨迹完成预先设定的任务 ,这种运动形式称为轮廓循迹运动。目前 ,在这种日益注重高速高精度的轮廓循迹控制系统中 ,平台是有代表性的数控设备。 国外一些研究机构和科研人员对轮廓精度问题进行了深入研究。例如 ,和先后提出了任务坐标转换法和轨迹目标法。本质上 ,任务坐标转换法是线性坐标转换 ,不能被使用到非线性系统中 ,而且其只能用于三轴以下的运动系统。轨迹目标法可以应用到三轴以上的运动系统中 ,但是由于控制量过多 ,造成控制算法十分复杂美国的和进行了直接驱动平台的自适应鲁棒跟踪控制的研究 ,轮廓误差达到 。美国的 和进行了迭代交叉祸合控制策略的研究 ,来提高平台的轮廓精度川澳大利亚墨尔本大学的和进行了神经网络自学习同零相位误差跟踪器相结合的控制策略的研究 ,来提高多轴运动系统的轮廓精度，国内对平台等多轴运动系统相关问题的研究包括清华大学针对精密直线电动机在机床进给系统中的应用 ,对零相位误差跟踪控制等方法进行了研究中国科学技术大学对多轴协调运动中的交叉祸合控制和工作坐标系等问题进行研究燕山大学对数控平台运动摩擦补偿及边缘跟踪力控制的问题进行了深入研究。此外 ,浙江大学现代制造研究所、合肥工业大学、北京机电研究院、沈阳工业大学 等研究机构都对多轴运动的相关问题开展了深入的研究工作。 我国台湾省中正大学、逢甲大学、交通大学以及其它一些研究院所对数控平台和其它多轴运动控制系统的轮廓循迹控制进行了深入研究。台湾学者提出了切线轮廓坐标法、极坐标法和等效误差法等先进轮廓循迹控制方法。切线轮廓坐标无法应用到非线性系统极坐标法虽可应用于非线性系统 ,但受限于极坐标变换 ,只能用于双轴运动系统等效误差法适用于多轴、 2 非线性运动系统的轮廓控制 3. 课题研究意义： 20 世纪 90 年代以后 ,直接驱动的定位工作平台开始出现在精密系统中。相对于传统的“旋转伺服电 机驱动精密滚珠丝杠”的传动方式 ,直接驱动方式具有明显的优势 推力大、惯性低、响应快、发热少、精度高。然而 ,直接驱动伺服系统对负载扰动和参数摄动等不确定性更为敏感 ,这增加了电气控制上的难度。但由于生产实际对高精度、高速度加工的需求 ,直接驱动伺服系统的研究与设计显得更为重要。 在实际生产加工中 ,轮廓精度已经成为加工的重要指标参数。的轮廓轨迹是多轴联动的合成结果。因此 ,轮廓精度的提高牵涉到每个单轴的动态特性和参数匹配。由于加工效率的原因 ,有必要提高直线电动机的运行速度。但是直接驱动平台在进行高速加工时 ,若轮廓轨迹变化程度较大或者轮廓轨迹曲率较大 ,那么单轴跟踪误差将增大 ,严重影响轮廓加工精度。对于高速精密加工 ,负载扰动、工作台质量变化、端部效应等是造成跟踪误差的主要因素进给系统各轴间的动态特性不匹配是造成轮廓误差的主要来源。随着制造业对高速度、高精度加工要求的提高 ,解决高速度和高精度之间的矛盾、提高轮廓加工精度、改善轮廓控制器鲁棒性能的研究显得尤为重要 1） 作台设计的整个过程中，培养了综合分析和提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的。 2）在设计中我们需要大量的阅读文献、查找资料的过程， 培养了调查研究，熟悉有关技术政策，运用国家标准、规范、手册、图册等工具书，进行设计计算、数据处理、编写技术文件的独立工作能力。 3）在老师的指导下，建立正确的设计思想；初步掌握解决本专业工程技术问题的方法和手段，从而受到一次工程师的基本训练。 阅 概况 1周鸿斌 ,张建民 ,付红伟 ,李少玲 . 混联数控机床工作台误差补偿技术 J. 北京理工大学学报 ,2007,(02):120摘要：为提高北京理工大学自行研制的 混联数控机床的运动精度 ,以球杆仪为工具 ,对工作台的运 动性能进行了测试 采用球杆斜置的测试方法 ,对工作台的圆周运动轨迹进行测量 ,确定了影响工作台运动精度的最主要因素为垂直度误差和比例不匹配误差 ,建立了相应的误差补偿模型 实现了 3 工作台误差补偿 ,将运动精度提高了一个数量级 ,改善了工作台的运动性能 . 2 孙湘成 Y 平台控制系统设计与实现 J. 2014 (04) 146 摘要：随着 业的快速发展， 片的面积越来越小，凸点的密度越来越高，对 装设备提出了更高 的运动速度和定位精度的要求，给高精密定位平台及其伺服控制方法的设计带来了极大的挑战。本文针对高密度芯片封装中倒装键合设备，以开发面向 装的高精度定位系统为目标，在定位平台的控制系统方案设计、数学建模和控制策略等方面开展了理论和实际运用研究。本文的主要研究内容与成果主要有几下几点： 1)针对设备工况提出定位平台的指标要求并完成控制系统的设计。根据倒装键合封装的对象和工艺流程，明确了高密度倒装键合封装设备的技术指标，并由此提出定位平台的指标要求，进行了以“ 动控制卡”为控制框架的控制系统方案的详细设计。 2)建立了 位平台的数学模型和仿真模型，完成了控制器参数的调整。为了分析定位平台的控制特性，完成了 位平台数学模型和三环控制仿真模型的创建，在 件中通过阶跃信号完成控制器参数的调整。仿真结果显示： X 轴与 Y 轴响应性较好，但存在较大的超调，特别是 X 轴驱动负载大，超调达到 8%。 3)设计了模糊自适应控制器并完成仿真和分析。针对 位平台存在模型摄动、端部效应和强非线性干扰，传统 制难以满足高精度定位控制要求的问题，设计了模糊自适应控制器，并进行仿真分析。仿真结果显示：模糊自适应制器提 高了系统的响应性，降低了系统的超调量，具备较强的抗干扰能力。 4)以最后成功实现的高密度倒装键合封装设备的 位平台模块为实验平台，对所设计的控制系统和控制方法进行了实验验证，测试了定位平台的行程范围、静态特性和定位精度。测试结果如下：平台的行程范围是 950跃信号下 1定时间为 19调量为 1%； 4定时间为 11右，超调为 0；连续信号输入下， X 轴定位误差为 m， Y 轴定位误差为 m。测试结果表明：通过采用本文设计的模糊自适 应控制方法，定位平台实现了较高的定位精度，定位平台的综合性能达到了最初的设计指标。本文的研究成果已经运用在高密度倒装键合封装设备的 位平台模块上，取得了良好的控制效果。所提出的定位控制策略也可推广到 造中芯片的高精定位，以及其他需要实现精密定位的场合，具有广泛的应用前景。 3 陈全磊 Y 精密运动平台的结构优化设计 J. 广东工业大学 . 2014 (10) 摘要：高性能电子封装装备如焊线机是电子制造业发展的关键支撑设备之一 ,直接影响了电子产业的发展和电子产品的质量。焊线机设备是一种 由光、机械、电气、控制部分构成的自 4 动化半导体封装设备 ,涉及精密机械、图像识别、智能运动控制、计算机应用技术、光学、超声波焊接等多个领域。本论文针对高性能电子封装装备研发要求 ,重点开展焊线机设备的关键部件 密运动平台的研究 ,其主要研究内容阐述如下： (1)了解本课题的研究背景与意义 ,调研 密运动平台的国内外研究现状 ,发现研究中存在的问题 ,确定本课题的主要研究内容及方案。 (2)分析全自动平面 线机的工作原理及工作过程 ,运用 Y 精密运动平台零部件进行建模 ,并对零部件进行装配 建模；确定所设计的 密运动平台各零部件的材料及型号。 (3)运用有限元分析软件 ,对 密运动平台关键部件进行静力学分析和模态分析 ,获得平台关键部件在相应载荷下的总体变形、应力、应变 ,以及运动平台的振型变化规律；并根据分析结果 ,改进 密运动平台机械结构 ,提高该 台的动、静态性能。 (4)研究焊线机 密运动平台的控制系统 ,搭建精密运动实验平台 ,开展平台的运动性能测试。 4 赵希梅 ,赵久威 ,李洪谊 J. 2015 (06) 78 摘要：针对直线永磁同步电机驱动 台存在的系统滞后、摩擦及各种不确定性因素等的影响 ,提出了一种基于广义预测控制器 (扰动观测器 (结合的控制方法。首先通过 系统参数进行辨识 ,建立受控自回归积分滑动平均模型 (之后对模型进行滚动优化 ,寻求系统局部最优 ;最后进行反馈校正 ,以持续地对系统进行在线校正 ,解决 台系统控制滞后问题 ,提高了系统跟踪能力。对系统参数不确定性及各种非线性扰动 ,利用以消除或削弱 ,提高了系统的鲁棒性。仿真与实验结果表明方案可行 ,提高了系统的跟踪性能和鲁棒性能 ,进而提高了 台系统的加工精度。 5 王丽梅 ,金抚颖 ,孙宜标 . 基于等效误差法的直线电机 台二阶滑模控制 J. 2010 (06) 摘要：对于直线电机驱动 台 ,系统动态的非线性、系统不确定性因素以及曲线轨迹的轮廓误差模型相对复杂等问题影响其轮廓加工精度。采用适用于多轴非线性运动系统轮廓控制的等效误差法 ,建立可用于一般曲线跟踪且容易计算的 台等效误差非线性模型。运用二阶滑模控制方法进行轮廓控制器的设计 ,通过连续控制量使滑模面及其时间导数在有限时间内趋 近于零 ,削弱抖振的同时抑制不确定性因素对系统性能的影响 ,使直线电机 台达到高加工精度要求。理论推导与仿真结果表明 ,所设计控制系统能有效提高 台的轮廓加工精度。 5 6 王丽梅 ,孙璐 Y 平台交叉耦合迭代学习控制 J. 中国电机工程学报 . 2016(17) 摘要：在直驱 台系统的交叉耦合迭代学习控制 (程中 ,由于每次运行时轮廓误差的累积 ,会导致系统出现收敛速度降低甚至发散的 现 象 。 针 对 这 一 问 题 , 提出一种与经验模态分解 (法相结合的 制方法。首先设计 制器 ,直接降低轮廓误差。然后 ,利用 法分解 程中的轮廓误差 ,筛选并剔除其中的发散分量 ,提高收敛速度和轮廓精度。仿真和实验结果表明 ,与传统 比 ,所提出的控制方法能够使直驱 台系统的轮廓跟踪效果更好 ,并且使输出轨迹在较少的迭代次数下快速且精确地收敛到期望轨迹。 7 王丽梅 ,孙伟 合控制 J. 2015 (02) 45 摘要：针对永磁直线同步电机 (动的 台系统的负载扰动、任意加工曲线轮廓误差模型复杂及双轴参数不匹配等会影响加工精度的问题 ,台单轴采用了能反映人脑认知模糊性和连续性的模糊小脑模型关节控制器 (计速度控制器 ,在两轴之间采用实时轮廓误差估计模型和交叉耦合控制 (行轮廓控制器的设计 ,可同时减小跟踪误差和轮廓误差 准确及时地抑制负载扰动 ,交叉耦合控制削弱了双轴参数不匹配的影响 所设计的 台控制系统具有较高的轮廓精度和较强的鲁棒性 . 8 李培荣 向运动的单层工作台 J. 1987 (03) 61 摘要：一般机械结构中 ,对于有 x、 y 两个方向运动要求的 ,通常都采用双层工作台。一层实现 x 方向运动 ,另一层实现 y 方向运动。采用双层工作台往往是结构复杂、体积大、 9 王丽梅 ,左莹莹 Y 平台的模糊滑模轮廓控制 J. 2014 (04) 54 摘要：双直线电机 台在加工中负载扰动以及系统参数的变化会使其产生轮廓误差 ,而 且任意轨迹轮廓误差为非线性函数不易进行建模。采用适用于任意轨迹建模的轮廓误差计算法建立双直线电机 台的轮廓误差模型并以此误差量作为具有逼近能力模糊滑模轮廓控制器的输入 ,使误差量在有限时间内趋近于零 ,以满足 台的高精度加工要求 所设计的双直线电机 台系统具有强鲁棒性和较高的轮廓精度。 10 李振国 ,于靖军 . 一种新型的大行程 性并联微定位平台 J自然 6 科学版 ) . 2013 (04) 87 摘要：大行程高精度柔性并联微定位平台的需求与日俱增。提出了一种新颖的 大行程 性并联微定位平台 ,它具有镜面对称的结构和冗余约束特性 ,镜像对称结构能够很好地约束了面内寄生转角和交叉轴耦合 ,冗余约束在提高系统刚度的同时还降低了运动平台的质量。建立了柔性微定位平台的柔度矩阵模型 ,用于确定尺寸参数。最后 ,通过有限元模型分析 ,并与理论模型对比。结果显示本文所设计的柔性并联微定位平台具有如下特点 :2020大运动行程 ,两运动轴之间具有较高的解耦度 ,很好地约束了面内寄生转角 ,其值小于 11 陈吉超 Y 平台的全局快速 模轮廓 控制 J. 2011 (08) 摘要：本文针对永磁同步直线电动机 (接驱动 台伺服系统的非线性、不确定性及轮廓误差模型复杂等问题 ,利用重复控制和二阶滑模控制设计单轴 置伺服系统；利用全局快速 以提高直接驱动 先 ,本文介绍了 直接驱动 台的数学模型 ,并对其工作原理进行阐述。根据 接驱动 台系统的特点 ,论述了产生轮廓 误差的原因和影响因素。同时 ,在对国内外关于 台研究资料的广泛阅读和分析的基础上 ,介绍了 接控制方法是以提高单轴跟踪精度的方法间接提高轮廓精度 ,不能解决动态不匹配问题。直接控制方法是以轮廓误差为控制目标 ,通过向 X 轴和Y 轴提供轮廓误差补偿量的方式直接提高轮廓精度 ,解决了 台动态不匹配的问题 ,能够有效提高轮廓精度。其次 ,考虑到 运行过程中会受到由端部效应引起的周期性推力波动 ,为提高跟踪精度 ,设计了重复控制和二阶滑模控制相结合的 置伺服系统。采用二阶 滑模控制方法设计速度控制器 ,主要用于抑制突加负载扰动。滑模控制率采用超螺旋算法 ,该算法简单易实现 ,并且能够有效抑制抖动现象。采用 重复位置控制方法相集成的方法设计位置控制器 ,用于抑制跟踪过程中的周期性扰动。仿真结果表明该策略具有较高跟踪精度和鲁棒性 ,能够有效消除由端部效应引起的周期性推力波动。最后 ,运用等效误差法建立容易计算的直接驱动 台非线性等效误差模型 ,并采用全局快速 模控制方法设计直接驱动 台轮廓控制器。该控制策略有效解决了一般轮廓轨迹的轮廓误差模型复杂、双轴动态不匹配及系 统不确定性等问题 ,同时可以促使系统状态在有限时间迅速收敛到平衡状态 ,以提高轮廓控制器响应速度和轮廓精度。本文以横河 列 动的 7 台做为被控对象 ,运用 所设计的轮廓控制系统进行仿真和分析。仿真结果表明 ,基于等效误差法的直接驱动 台全局快速 模轮廓控制实现了对轮廓误差的直接控制 ,有效提高了直接驱动 台伺服系统的轮廓精度和鲁棒性 12 孙显 . 直接驱动 台伺服系统的鲁棒跟踪控制研究 J. 2013 (07) 315 摘要：本课题是基于国家自然科学基金项目 (51175349)及沈阳市科学技术计划资助项目(出的。随着现代工业对加工效率和加工精度的要求越来越高，数控加工技术向着高速度、高精度方向发展。本文针对永磁直线同步电机 (动的 台系统的跟踪特性、鲁棒性以及轮廓误差特性中存在的问题，设计了零相位鲁棒控制系统和预测鲁棒控制系统，在单轴方面分别采用零相位误差跟踪控制器 (预测控制器 (为前馈控制器，提高电机的跟踪性能，间接地减小系统的轮廓误差，并用 干扰观测器 (提高单轴电机的鲁棒性，在双轴方面，用交叉耦合控制器 (减小系统的轮廓误差。首先，本文根据广泛阅读的国内外的相关文献，介绍了目前国内外关于直驱 台控制系统的发展现状以及一些目前主要的控制方法。介绍了 工作原理以及数学模型，并且
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