差动精密工作台误差及补偿方法的研究

作     者：刘艳开 

作者单位：上海工程技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张敏良

授予年度：2016年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：误差补偿 误差建模 差动控制 智能补偿 

摘      要：随着工业4.0时代的到来,现代国防工业、航空航天、医疗器械及电子芯片等越发依赖于现代制造技术,用于机械制造装备上的精密工作台精度问题的研究变得更加重要。随着机械、电子等产品的性能和质量的不断提高,人们对精密加工机床的精度提出了更高的要求。传统的加工机床在运动控制方面比较单一,无法满足更高精度的要求。为了解决这个问题,本课题依据差动运动理论和误差理论展开研究,搭建差动精密工作台,分析该差动系统误差来源、影响因素,并在差动模式下完成精密工作台误差分析和误差补偿方法的研究,实现差动精密工作台误差的智能补偿。本课题首先综述了国内外微进给工作台的研究现状,包括结构特点、控制方式、误差来源、测量方法等。通过分析比较各类微进给系统,完成差动精密工作台的总体设计。其次,以差动理论为研究基础,结合计算机技术和机电一体化技术,建立差动精密工作台整体系统,利用软件程序完成系统差动运动。然后,阐述了滚珠丝杠、精密光栅、伺服电机、差动工作台等结构特点和误差来源,并对差动系统各组成装置进行误差补偿方法分析。再次,对传动系统误差、测量系统误差以及定位误差进行分析研究,探究误差补偿方法,重点分析定位误差补偿方法。最后,进行差动实验,完成前馈补偿实验,提高了差动精密工作台的精度,解决差动误差补偿问题。其中,采用改进的BP神经网络算法能够提供一种非线性、自我学习和适应能力的控制方法,通过对比分析补偿前后的误差曲线,能够有效提高工作台精度,完成智能补偿方法的研究。本课题以理论分析和实验研究为基础,基于误差分析和差动控制方法,可以实现误差数据的补偿,有效提高差动精密系统精度和灵敏度。该方法具有成本低、实用性强,数据处理准确和方便的特点,为精密制造工程提供了一种行之有效的解决方法。