机床伺服进给系统精细化摩擦建模与补偿技术研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51705289
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:24.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0503.机械动力学
- 结题年份:2020
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2020-12-31
- 项目参与者:冯显英; 李沛刚; 国凯; 王兆国; 于晨; 张名扬; 王佳伟; 姚瑞;
- 关键词:
项目摘要
With the development of precision and ultra-precision machining technology, China's demand for high-end CNC machine tools is increasing, and its positioning accuracy and other performance requirements are increasingly stringent. Nonlinear friction is the main factor affecting the positioning accuracy of CNC machine tools. Friction compensation control has become the main technology to improve the positioning accuracy of CNC machine tools. At present, the integrated friction model is widely used in friction compensation control, which does not take into account the difference between the ball screw and the linear guide friction model, and does not establish the association between the weight change of the workpiece and the friction parameter. The friction compensation effect is seriously affected. This paper starts from the analysis of the friction mechanism between the ball screw and the linear guide, and the difference of friction characteristics of each component are taken into account. The friction parameter of the ball screw and the linear guide are respectively identified, and establish the fine friction model of the servo feed system. Considering the effect of load on the friction parameters, the load estimator is designed to estimate the load of the table and construct the friction observer with load estimator. And this paper will propose a composite friction compensation strategy integrating friction Observer, Extended State Observer and High - order Sliding Mode Control. The research of this project will provide the theoretical basis and technical support for the fine friction modeling and compensation of high precision CNC machine tools.
随着精密与超精密加工技术的发展,我国对高档数控机床的需求日益增大,对其定位精度等性能要求也日益严格。非线性摩擦是影响数控机床定位精度的主要因素,摩擦补偿控制已经成为提高数控机床定位精度的主要技术。目前摩擦补偿广为采用的是将伺服进给系统作为整体进行集中辨识的集成摩擦模型,该模型并未考虑滚珠丝杠与直线导轨摩擦模型的差异,且未建立工件重量变化与摩擦参数的关联,严重影响了摩擦补偿效果。本项目从分析滚珠丝杠与直线导轨产生摩擦的机理入手,计入各组件摩擦特性的差异,对滚珠丝杠与直线导轨分别进行摩擦参数辨识,建立伺服进给系统的精细化摩擦模型;考虑负载对摩擦参数的影响,设计负载估计器对工作台负载进行实时估计,构建含有负载估计器的摩擦观测器;提出集成摩擦观测器、扩张状态观测器和高阶滑模控制器的复合摩擦补偿策略。本项目的研究将为高档精密数控机床的精细化摩擦建模与补偿提供理论基础和技术支撑。
结项摘要
随着精密与超精密加工技术的发展,我国对高档数控机床的需求日益增大,对其定位精度等性能要求也日益严格。非线性摩擦是影响数控机床定位精度的主要因素,摩擦补偿控制已经成为提高数控机床定位精度的主要技术。目前摩擦补偿广为采用的是将伺服进给系统作为整体进行集中辨识的集成摩擦模型,该模型并未考虑滚珠丝杠与直线导轨摩擦模型的差异,且未建立工件重量变化与摩擦参数的关联,严重影响了摩擦补偿效果。本项目从分析常规的滚珠丝杠与直线导轨产生摩擦的机理入手,计入各组件摩擦特性的差异,对滚珠丝杠与直线导轨分别进行摩擦参数辨识,建立常规滚珠丝杠伺服进给系统的精细化摩擦模型;考虑负载对摩擦参数的影响,设计负载估计器对工作台负载进行实时估计,构建含有负载估计器的摩擦观测器;提出集成摩擦观测器、扩张状态观测器和高阶滑模控制器的复合摩擦补偿策略;突破传统滚珠丝杠进给系统的局限,基于螺母驱动型滚珠丝杠,提出宏宏双驱动进给系统,提出了不使用力传感器的精细化摩擦辨识方法与摩擦补偿控制策略;考虑丝杠-滚珠-螺母摩擦生热效应,基于神经网络建立了宏宏双驱动进给系统的热误差补偿模型。本项目汇总的研究成果专著《微纳运动实现技术》编入了丁汉院士牵头的《智能制造与机器人理论及技术研究丛书》,使用本项目的研究为高档精密数控机床的精细化摩擦建模与补偿提供理论基础和技术支撑,本项目发表的论文与申请的发明专利对滚珠丝杠伺服进给系统的设计具有重要的参考价值。
项目成果
期刊论文数量(12)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(9)
Modeling, identification and analysis of a novel two-axis differential micro-feed system
新型两轴差动微进给系统的建模、辨识与分析
- DOI:10.1016/j.precisioneng.2017.06.005
- 发表时间:2017
- 期刊:Precision Engineering
- 影响因子:--
- 作者:杜付鑫;李沛刚;王兆国;岳明君;冯显英
- 通讯作者:冯显英
基于有限元的双轴差速系统实验台模态分析
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:实验室研究与探索
- 影响因子:--
- 作者:杜付鑫;李慧;冯显英;李沛刚;岳明君
- 通讯作者:岳明君
A review on vibration analysis and control of machine tool feed drive systems
机床进给驱动系统振动分析与控制综述
- DOI:10.1007/s00170-020-05041-2
- 发表时间:2020
- 期刊:The International Journal of Advanced Manufacturing Technology
- 影响因子:--
- 作者:杨浩锦;王子豪;张涛;杜付鑫
- 通讯作者:杜付鑫
基于 BP 神经网络的机床热误差建模与分析
- DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2019.08.012
- 发表时间:2019
- 期刊:组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术
- 影响因子:--
- 作者:辛宗霈;冯显英;杜付鑫;李 慧;李沛刚
- 通讯作者:李沛刚
Dynamic modeling and analysis of the nut-direct drive system
螺母直驱系统动力学建模与分析
- DOI:10.1177/1687814018810656
- 发表时间:2018
- 期刊:Advances in Mechanical Engineering
- 影响因子:2.1
- 作者:王兆国;冯显英;李沛刚;杜付鑫
- 通讯作者:杜付鑫
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
一种新型双轴差速式微量进给系统的建模与分析
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:机械工程学报
- 影响因子:--
- 作者:杜付鑫;冯显英;李沛刚;岳明君;王兆国
- 通讯作者:王兆国
基于改进差分进化算法的伺服驱动系统摩擦参数辨识研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:组合机床与自动化加工技术
- 影响因子:--
- 作者:张明扬;冯显英;李沛刚;岳明君;杜付鑫
- 通讯作者:杜付鑫
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
内容获取失败,请点击重试
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图
请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
杜付鑫的其他基金
面向经鼻颅底手术的微型复合连续体机器人研究
- 批准号:52375020
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}