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徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文翻譯 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 a 17, 8 999; 000 n to a in a of of be by a by a to of a is is It is e!of is ( 2001 of is of of as to at is a on of a 1). of of a of in is of 1996). On a 1993). a in a 1997). a I, PD ID to as as to be to of An is in to of is on of 1994). It a as it of 1992). of is as in it to it a an to a is is as is of is . , SS is of is a is . 2. he of Y a 1). of ● is is in ● ●in 1. to in a is by of a XY m, of as as on to a of is by is by of is of a a 2). of a of a a is is by is to of of to is is to of 2. he a be by ). a in ~10 On is to a of a In of of up to be to in a to to be ●in a on a ●in of to of is ●a a a of be ●of is in to of be to a of In of to of to be as no is to of to is as an he be as a In of to a be as of in by a in as an as as of 3 , to of to a of 1992), be L=1). is 5. of in a is by to of by q. q. (1) （ 1） w(s) （ 2） is 3） is （ 4） (4) w 5） 3. of M is J K x w τ 4. of 3. 5. of 3. he a a it in SS is by of a of SS is to a so of is to If to to a in is by is by is to 1992). SS is In of is In SS be in SS S[& 1996; OG 1999). is an in of be or me of be of in SS is to to to if is by of a et 1994; 1994). a a by SS of or of in to to be by et 1999). no a In is is In to be as SS is is SS In to be 1969) to in to SS be by a in is so a 1996). a in a of SS 1998). In is to a by a of to be is (1) ―(5) is is is in of SS as a SS to in In to SS it be of is to et 1994). in to of a in a in 6). is as .1 SS .2 of .3 a of is 激光切割機(jī)的傳動(dòng)控制可變結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 艾力斯?霍斯，卡瑞爾?詰責(zé)尼克，馬丁?特布 馬里博爾大學(xué)機(jī)器人學(xué)學(xué)院電氣工程系和計(jì)算機(jī)科學(xué)系 截稿于 1999年 10月 18日，出版與 2000年 6月 2日 . 內(nèi)容摘要﹕ 一種先進(jìn)的位置跟蹤控制算法已經(jīng)研制出來(lái)了， 并將其應(yīng)用在 激光切割機(jī)的數(shù)控運(yùn)動(dòng)控制器上 。激光切割機(jī)的 驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu) 是由帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的。 彈性伺服機(jī)構(gòu)可以看成是一個(gè)彈簧連接的雙量機(jī)構(gòu)。由于存在彈力 ,摩擦力和干擾 ,利用可行的傳統(tǒng)的控制方法得到的閉環(huán)回路是有限的。因此 , 利用 可變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制理論推導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)控制算法。 算例分析表明文中有效控制 抑制機(jī)械振動(dòng)和保證系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)牟淮_定性。 因此 ,確保準(zhǔn)確的位置跟蹤 。 簡(jiǎn)介： 對(duì)許多工業(yè)驅(qū)動(dòng)器，運(yùn)動(dòng)控制的性能具有非常重要性。最高的利益是快速動(dòng)態(tài)行為與準(zhǔn)確軌跡跟蹤。如應(yīng)用在機(jī)床必須滿足這些高的要求。激光切割機(jī)也是，它要求快速運(yùn)動(dòng)快速且高準(zhǔn)確度。這篇論文講述了激光切割機(jī)的一種低成本的建立在有兩個(gè)自由度的二維笛卡爾表基礎(chǔ)上的運(yùn)動(dòng)控制算法 (圖 1)。激光切割機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由有一個(gè)正時(shí)帶的帶傳動(dòng)組成的。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的正時(shí)帶具有吸引力是因?yàn)樗哂懈咚俣?、高效、遠(yuǎn) 距離行進(jìn)和低成本特性 (霍斯 ,1996) 。另一方面 ,他們產(chǎn)生較多的不確定的動(dòng)態(tài)和更高的傳動(dòng)誤差。因此 ,傳動(dòng)帶遭受較低的重復(fù)性和準(zhǔn)確性。此外 ,帶傳動(dòng)動(dòng)力學(xué)包括很多諧振頻率，即反饋控制中的不穩(wěn)定因素。因此 ,傳統(tǒng)的控制方法像比例積分控制、比例微分控制或 比例積分微分控制 未達(dá)到可接受的性能。設(shè)備參數(shù)的變化、不確定的動(dòng)態(tài)和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的干擾 ,以及機(jī)械振動(dòng)是必能保證系統(tǒng)的強(qiáng)穩(wěn)定性和系統(tǒng)的高性能的因素。在這片論文中講述了一種先進(jìn)的穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)控制方案 ,內(nèi)容涉及到正時(shí)帶驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制?？刂品桨甘窃谶\(yùn)動(dòng)控制算法的基礎(chǔ)上由詰責(zé)尼克、科 克和哈尼克 1994年研制出的。用變結(jié)構(gòu)系統(tǒng) (論使其得到了強(qiáng)健的抵御與一個(gè)名義上的對(duì)象模型有關(guān)的干擾的性能。漸近線的擾動(dòng)的估算是控制方案的關(guān)鍵的部分。 然而 ,就像文章指出 , 因?yàn)槭菫閯傂詸C(jī)器人機(jī)制而研制的故不是穩(wěn)定諧振帶動(dòng)力學(xué)。因此 ,介紹了一種改進(jìn)后的會(huì)出現(xiàn)非剛性、彈性傳動(dòng)的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制方案。因此 ,保證其低位置跟蹤誤差的快速反應(yīng)。 本文陳述如下。激光切割機(jī)的陳述和控制系統(tǒng)模型機(jī)械傳動(dòng)在文章的第二 節(jié)。在第三節(jié) ,對(duì)于關(guān)于系統(tǒng)彈性伺服機(jī)構(gòu) 可變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制進(jìn)行了深入探討 ,并對(duì)運(yùn)動(dòng)的起源控制方案進(jìn)行了闡述。 第四節(jié)是實(shí)驗(yàn)結(jié)果和后續(xù)討論。摘要在第五部分總結(jié)和歸納了。 機(jī)床的描述 激光切割機(jī)包括 圖 1）。 激光系統(tǒng)的基本組成 ﹕ ●因此沒有考慮運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)所以 電源設(shè)備被放置 在后臺(tái)﹔ ● 激光束 來(lái)源 即產(chǎn)生激光束 (激光器 ) ﹔ ● 激光頭即引導(dǎo)激光到理想的剖切面 。 必須移坐標(biāo)軸且與放置激光頭在水平面里。采用兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這樣的水平面。他們提供沿卡迪爾 軸移動(dòng)。 軸方向的運(yùn)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)﹑激光頭以及激光器放置在橋接器上 ,以確保激光束有一條高品 質(zhì)的光路徑。 傳動(dòng)提供的。激光頭代表 它負(fù)載了全部 括激光頭和激光器，而 這些負(fù)載在無(wú)阻力的滑動(dòng)面滑過(guò)。 定位系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)控制器 ,放大器 ,直流電機(jī)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。 圖 2)。 當(dāng)帶傳動(dòng)由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為線性運(yùn)動(dòng)變速箱降低了電機(jī)的轉(zhuǎn)速。帶傳動(dòng)由正時(shí)帶和兩個(gè)滑輪組成﹕讓皮帶運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪。 重的橋接器由兩條平行傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng) ;每個(gè)橋面都連接到其中一個(gè)傳動(dòng)帶上。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)減少馬達(dá)的速度的傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)和變速箱來(lái)帶動(dòng) 的主動(dòng)輪與傳動(dòng)系聯(lián)系。 2 假設(shè) 這臺(tái)機(jī)器驅(qū)動(dòng)代表一個(gè)復(fù)雜的非線性分布參數(shù)系統(tǒng)。高階系統(tǒng)擁有多項(xiàng)的能被驅(qū)動(dòng)器的階躍響應(yīng)觀測(cè)到的共振頻率 (見第 4部分 )。根據(jù)控制設(shè)計(jì)觀點(diǎn) ,困難產(chǎn)生于在所要控制帶寬 (~ 10赫茲 )出現(xiàn)的機(jī)械振動(dòng)。另一方面 ,設(shè)計(jì)目的是得到一個(gè)高性能控制系統(tǒng)的同時(shí)降低控制器復(fù)雜性。因此 ,一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型將只考慮它的一階共振 ,而忽視了高階動(dòng)態(tài)。換句話說(shuō) ,控制設(shè)備的設(shè)計(jì)模型將密切配合真正系統(tǒng)頻率響應(yīng)直到第一階共振。其次 ,控制器設(shè)計(jì)應(yīng)充分地應(yīng)對(duì)多諧振峰值的大幅下降直到保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性的情況下的高 階共振。因此 ,根據(jù)信號(hào)分析與驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn) ,假設(shè)可制定為如下 : ●在電流控制方式里直流伺服系統(tǒng)的運(yùn)作確保在電機(jī)軸上有一個(gè)忽略的時(shí) 間常數(shù)的高動(dòng)態(tài)扭矩。 ●變速箱里的小間隙和取決于 應(yīng)用拉伸的正時(shí)帶 的帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙是可以忽略不計(jì)的。 ●電機(jī)軸和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)輪的剛性關(guān)聯(lián)是可采用的。 ●相對(duì)其他傳動(dòng)系統(tǒng)中的部件從動(dòng)帶輪的慣性是可以忽略不計(jì)的。 用以上假設(shè) ,動(dòng)態(tài)模型將縮減至一個(gè)有兩個(gè)傳動(dòng)輪的只包含一階共振的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在控制設(shè)計(jì) ,由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的可重復(fù)性和準(zhǔn)確性都比較低，負(fù)載的不確定的位置必須加以考量。 沒有注意到的 耦合的動(dòng)力學(xué) 因此 ,雙履帶傳動(dòng)可看成同級(jí)別的單履帶傳動(dòng)。 傳動(dòng)模型 可用一個(gè)多質(zhì)子系統(tǒng)仿制帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用模態(tài)分析。 在帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)模型有著集中參數(shù)的、線性的、無(wú)質(zhì)量的彈簧表示履帶的彈性。根據(jù)以上的假設(shè)條件 ,可以得到輪 動(dòng)輪、電機(jī)軸和減速機(jī)都被看作是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的集中慣量。從動(dòng)輪及負(fù)載主要集中在負(fù)荷質(zhì)量上。慣量和負(fù)荷由彈簧聯(lián)系的。電機(jī)軸承、齒輪箱、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及非模型的高階動(dòng)態(tài)里的摩擦力都被看作是一個(gè)影響著傳動(dòng)方面還有負(fù)載方面的不為人知的干擾。輪 及其方案分別顯示在圖 3和圖 4。 皮帶的延展由于正時(shí)帶的固有彈性。但是 ,根據(jù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)分析 ,所得到的模型能夠調(diào)整。假設(shè)單位傳送值為常數(shù) (L= 1)。然后 ,控制對(duì)象模型如圖 5?？刂圃O(shè)備包括兩個(gè)由一個(gè)串級(jí)結(jié)構(gòu)連接的部分。第一部分用取決于天性履帶的阻尼動(dòng)力學(xué)差來(lái)描述。第二部分包括負(fù)載部分動(dòng)力學(xué)。帶延伸 τ 被迫通過(guò)應(yīng)用扭矩 q。描述了動(dòng)力式（ 1。 （ 1） Hw(s)表示帶張力動(dòng)力學(xué)的傳遞函數(shù) （ 2） 是自然共振頻率 （ 3） 是帶的阻力。負(fù)載動(dòng)力公式是 （ 4） （ 5） 圖 3是彈性驅(qū)動(dòng)力學(xué)的模型。 是 機(jī)軸角位置﹔ 是 干擾力矩 ; 是傳動(dòng)干擾力矩﹔ 是負(fù)載干擾力矩﹔ 是彈簧干擾力矩﹔ 是傳遞常數(shù)。 圖 4 力學(xué)模型方框圖 :所提到的字母解釋是一樣的。 圖 5是控制裝置的方框圖 由于錯(cuò)誤的不確定的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的的控制模型的要求 ,提出了一種魯棒控制律 。 傳動(dòng)控制變可變結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 保證了不確定模型系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性 ,即它已被證明在 傳動(dòng)控制變可變結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 理論 ,就是閉合回路決定于移動(dòng)方式的選擇。 傳動(dòng)控制變可變結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 的目標(biāo)控制設(shè)計(jì)是找到一個(gè)控制輸入 ,這樣的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)僅局限于滑動(dòng)方式。如果系統(tǒng)的狀態(tài)是局限于滑動(dòng)方式然后一移動(dòng)的模型的出現(xiàn)。傳統(tǒng)的方法利用不連續(xù)的切換控制保證了滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)在滑模面里。滑模面是由不受系統(tǒng)中的不確定性影響的降階系統(tǒng)控制的。因此 ,滑模面不受擾動(dòng)和參數(shù)變化的影響 (992年 )。 傳動(dòng)控制變可變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制的主要部分 是它 的不連續(xù)控制作用 ?？刂齐姍C(jī)驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換裝置是正常的。在這種情況下 ,傳統(tǒng)的連續(xù)時(shí)間 /不連續(xù) 傳動(dòng)控制變可變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制 方法可以得到了成功的應(yīng)用。然而 ,在很多不連續(xù) 傳動(dòng)控制變可變結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 的控制應(yīng)用程序都失敗了還發(fā)生震動(dòng)。振動(dòng)在力學(xué)系統(tǒng)里是一個(gè)不良的現(xiàn)象，因?yàn)樗蟮牟僮鞑荒軐?shí)現(xiàn)，更糟糕的是伺服系統(tǒng)的機(jī)械零件都有可能被弄?dú)?。震?dòng)的主要原因是忽略高階控制裝置動(dòng)力學(xué)、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、傳感器噪聲 ,還有在數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)里的計(jì)算機(jī)離散時(shí)間的實(shí)施。因?yàn)?傳動(dòng)控制變可變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制 的主要目的就是抵制干擾及系統(tǒng)的未知干擾參數(shù)，如果擾動(dòng)具有足夠的補(bǔ) 償就有必要使不連續(xù)的反饋控制消失 ,例如通過(guò)使用干擾估計(jì)。詰責(zé)尼克已經(jīng)開發(fā)了一種實(shí)現(xiàn)機(jī)械剛性原理通過(guò)結(jié)合常規(guī) 傳動(dòng)控制變可變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制理論 及干擾估計(jì)的方法的控制算法。然而 ,忽視了分散或者集中應(yīng)力的存在的剛體假設(shè)會(huì)使轉(zhuǎn)換裝置的控制輸入頻率引起與忽略的模型共振。此外 ,在離散系統(tǒng)里的不連續(xù)控制不能保證滑模面 ,取而代之的是采用連續(xù)控制。為避免與為建模動(dòng)力學(xué)和震動(dòng)有關(guān)的不連續(xù)反饋控制相關(guān)的問(wèn)題不再是至關(guān)重要的。震動(dòng)是一個(gè)不重要的問(wèn)題。 設(shè)備里控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的裝置，它有兩種可能的有限的帶寬 :執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶寬超出所要求的閉合回