基于倍福控制的双驱同步系统的设计与开发开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

进给系统是高精高效数控装备的核心系统，高效高精加工要求数控机床的进给驱动系统具有高速度、高抗扰能力、高精度和良好的刚度等。双驱同步进给系统能够满足上述要求，它利用两台电机，分别通过两根丝杆一起驱动工作台运动。两个驱动电机应保持较高的同步性，如果系统受到干扰，造成双电机不同步，从而导致双丝杠产生不同步误差，使工作台发生扭斜等问题，最终影响加工精度甚至使工作台卡死，这也正是双驱同步进给系统的难点。机床进给系统驱动过程中的动态特性将对双驱同步控制的性能和精度产生影响，这对现有的控制理论和方法提出了极大的挑战。

数控机床进给系统一般分为直线电机驱动和滚珠丝杠进给驱动。滚珠丝杠驱动成本低，工作可靠，对工件质量的变化不敏感；但传统滚珠丝杠驱动存在反向间隙、摩擦力、弹性变形、机械振动、加工效率较低、容易因温度的变化产生受热变形等缺点，这些都将影响工件的尺寸精度和表面质量。直线电机驱动的优点是设备简单、体积小，实现了无传动直接驱动，具有响应速度快，灵敏度高，随动性好等高效高精加工所需的优点；但也存在成本高、效率低、发热量大以及对工件质量的变化和外部干扰非常敏感等缺点，使其应用受到限制。故近年来双电机双驱滚珠丝杠进给系统逐渐被应用到高档的数控机床上。相比于普通的滚珠丝杠进给系统，其不仅能保持较高的精度、无侧隙刚性和结构对称，并且大大的减少了机床的振动和变形，能够满足高质量的加工条件。但当双轴同步驱动工作台时，由于工作台定位系统的结构不是严格对称的，尽管两驱动轴传动机构完全相同，且用同一种控制方法，但是由于两轴参数存在差异，系统模型经常发生非线性时变；另外，受负载不均衡、外界干扰、两轴间的机械耦合等不确定因素的影响，两驱动轴间不可避免地出现位置不同步的问题。同时，如果系统承载较大，精度要求较高，使得实现两轴位置同步更加困难．因此需要寻找一种有效的同步控制策略，以满足系统高效高精度的要求。

2. 研究的基本内容与方案

研究目的

论文拟进行双驱同步控制系统的设计与开发，基于对目前双驱同步控制策略的对比研究，建立并分析双驱同步控制系统；基于matlab进行双驱同步进给控制策略和算法的仿真并进行参数优化；编写双驱同步系统软件，利用倍福运动控制系统进行双驱同步进给试验，验证并优化同步控制系统与软件。

研究内容

3. 研究计划与安排

第1~3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告；完成英文文献翻译。

第4周：完成总体方案设计。

第5~9周：完成具体设计。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 李玉霞，赵万华，程瑶，张俊，杨清宇. 动梁式龙门机床的双驱同步控制系统建模[j]. 西安交通大学学报，2012年04期

[2] 费少华, 刘丹, 乔明杰,等. 端框移动平台双驱同步控制系统设计[j]. 浙江大学学报:工学版,2016(1).

[3] 张韬, 袁胜万, 崔岗卫. 基于matlab的单、双丝杠进给系统动力学建模分析与比较[j]. 制造技术与机床，2015.