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基于Kalman滤波的力矩电机直驱转台系统数字滑模控制

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中南大学学报（自然科学版） 2017年第9期48卷 2370-2375页

作者：刘建林施大发罗德荣湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 湖南机电职业技术学院电气工程学院湖南长沙410151

针对含有测量噪声和过程噪声的力矩电机直驱转台伺服系统,提出一种基于卡尔曼滤波器的数字滑模控制策略。首先,考虑到现有控制多采用计算机进行离散数字控制,首先将力矩电机伺服系统的数学模型进行数字离散化;其次,对离散化系统设计基... 详细信息

针对含有测量噪声和过程噪声的力矩电机直驱转台伺服系统,提出一种基于卡尔曼滤波器的数字滑模控制策略。首先,考虑到现有控制多采用计算机进行离散数字控制,首先将力矩电机伺服系统的数学模型进行数字离散化;其次,对离散化系统设计基于指数趋近率的软切换滑模控制器;最后,将设计的滑模控制器信号和带噪声的输出通过Kalman滤波器,得到系统最终输出信号。仿真实验结果表明:所设计的控制器对系统的噪声具有很强的鲁棒性和跟踪性能。

关键词：力矩电机直驱转台数字滑模 Kalman滤波器

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车铣复合直驱转台动静态特性优化设计

机床与液压 2022年第12期50卷 83-89页

作者：王俊雄刘康廖映华胥云四川轻化工大学机械工程学院四川宜宾644000

针对降低直驱转台质量防止惯性影响其加工精度的问题,开展动静态特性分析、响应面构建、灵敏度分析以及NSGA-II遗传算法优化;对比、分析优化前与优化后的直驱转台加工参数。结果表明:优化后的参数不仅能够更好地满足加工需求,而且可提... 详细信息

针对降低直驱转台质量防止惯性影响其加工精度的问题,开展动静态特性分析、响应面构建、灵敏度分析以及NSGA-II遗传算法优化;对比、分析优化前与优化后的直驱转台加工参数。结果表明:优化后的参数不仅能够更好地满足加工需求,而且可提高直驱转台的刚度和1阶固有频率,显著降低该型号直驱转台的质量。

关键词：直驱转台轻量化设计动静态特性多目标优化

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直驱转台的设计与测试技术研究

直驱转台的设计与测试技术研究

作者：朱峰青海大学

学位级别：硕士

我国数控加工中心的关键功能部件发展较为缓慢、品种少、从事相关研究的机构还不是很多。其精度和性能等技术指标标准还不是很高。尤其是回转工作台等功能部件仅能满足中低档数控加工中心的配套需要,而衡量数控加工中心整体水平的直驱... 详细信息

我国数控加工中心的关键功能部件发展较为缓慢、品种少、从事相关研究的机构还不是很多。其精度和性能等技术指标标准还不是很高。尤其是回转工作台等功能部件仅能满足中低档数控加工中心的配套需要,而衡量数控加工中心整体水平的直驱转台仍需依赖进口。要满足我国由“中国制造”向“中国创造”的战略转型,实现“中国制造2025”的宏伟目标,就要使我国摆脱对国外高档数控加工中心的依赖性进口及其垄断地位,就必须要突破高档数控加工中心的高性能关键功能部件的核心技术。开展直驱转台技术研究,对于满足先进数控加工中心对高速、高精度、高柔性以及变切削负载的工作条件要求,从而使其获得优良的动态响应特性方面,具有重要的指导意义和基础性作用。深入分析和研究国内外直驱转台制造技术现状和发展趋势,借鉴国际著名生产厂家的最新技术,针对直驱转台涉及到的研究内容和关键技术,依托课题承担单位现有的研究基础和加工制造能力,剖析现有直驱转台的技术现状与本课题要求的差距,瞄准国际同类产品最新发展动态,以本课题直驱转台的技术指标为研究目标,完成总体方案设计、通过建模分析和测试分析,解决直驱数控转台的关键技术。本课题是青海一机承担的“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项“整体床身式精密卧式加工中心（2013ZX04005—011）”中的子课题直驱数控转台任务,是该课题的关键功能部件。以该厂设计并研发的一种直驱转台为对象,研究了该型直驱转台的方案设计和结构设计,力热耦合分析以及几何误差的建模,并进行检测验证,证明了其可行性。

关键词：直驱转台结构设计力热耦合几何精度

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直驱转台用单轴数控系统研发

直驱转台用单轴数控系统研发

作者：唐亚辉武汉轻工大学

学位级别：硕士

通过几十年的飞速发展,伺服驱动技术日臻成熟,已成为工业生产领域的支柱性技术之一,普遍应用于数控机床、食品机械、纺织工业、自动化产业等领域。其控制装置多用数控系统,对于仅需单轴控制的场合,近来,研发了不同类型的单轴数控系统,... 详细信息

通过几十年的飞速发展,伺服驱动技术日臻成熟,已成为工业生产领域的支柱性技术之一,普遍应用于数控机床、食品机械、纺织工业、自动化产业等领域。其控制装置多用数控系统,对于仅需单轴控制的场合,近来,研发了不同类型的单轴数控系统,极大降低了控制装置的成本,得到了一定的应用,因此,单轴数控系统的研发,成为近年来的热点。本课题依据厂校合作项目,研制一款用于直驱转台的通用型单轴数控系统。根据厂家给出的要求,以PLC控制器为控制基础,以触摸屏为人机交互界面,完成了硬件的选型、系统搭建、软件的开发,以实现对直驱转台可编程速度控制、精密定位控制、转台实施情况的电子显示。本项目设计的单轴数控系统主要由触摸屏、可编程控制器（PLC）、直驱转台及伺服驱动器构成。对PLC、触摸屏、伺服驱动器等硬件间的通信连接、格式和参数进行了设置,通过对控制系统实现的功能分析,设计了PLC控制程序,制作了相应的触摸屏控制画面,并完成了系统调试,在人机界面中,可以实现对系统实时监控,操作方便。本设计的单轴数控系统是将PLC和触摸屏单独组成控制系统,可以使转“台独”立在无需机床控制系统的条件下单独工作,极大降低了工业成本,因该控制系统具有通用性,可以用于其它需要单轴控制的设备中,同时触摸屏的实时监控功能可以使被控对象的工作状态实时显示,更加方便使用者。经厂家使用,达到了设计要求,为合作厂家带来了较好的经济效益。

关键词：单轴数控系统人机界面 PLC 直驱转台伺服系统

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直驱转台热力学分析与优化

机械制造与自动化 2017年第6期46卷 121-123页

作者：邓伟华广胜孙后环南京工业大学机械与动力工程学院江苏南京211816 中国合格评定国家认可委员会北京100062

以ZT10TM-1000直驱转台作为研究对象,研究电机定子转子传热分析与计算、轴承的发热分析、外部空间环境的传热分析。分别求出对流换热系数,为转台热特性的有限元分析提供基础。通过对转台建模并对转台热特性分析发现,转台中心部位传热... 详细信息

以ZT10TM-1000直驱转台作为研究对象,研究电机定子转子传热分析与计算、轴承的发热分析、外部空间环境的传热分析。分别求出对流换热系数,为转台热特性的有限元分析提供基础。通过对转台建模并对转台热特性分析发现,转台中心部位传热条件较差,使得转台表面发生位移并影响转台加工精度与转台稳定性。因此提出通过改善转台结构设计和控制润滑油介质温度来提高转台的精度。

关键词：直驱转台热力学改善精度

基于西门子828D数控系统的直驱转台设计及误差补偿

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机床与液压 2018年第22期46卷 157-160页

作者：李昆熊阳董璞北京航空精密机械研究所北京100076

设计一套直驱转台,在828D数控系统下进行调试,分析转台分度误差产生的原因,并使用828D数控系统的螺距补偿功能对转台进行了分度精度补偿。

关键词：直驱转台数控系统误差补偿

基于轴向及径向刚度对直驱转台动静态特性影响的研究

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机械设计 2014年第6期31卷 72-76页

作者：靳岚杜义康苟卫东谢黎明兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050 青海一机数控机床有限责任公司青海西宁810000

针对铣车复合加工中心直驱转台中轴承刚度和静压支撑刚度对其动静态特性的影响，提出将轴承和静压支撑等效为若干弹簧方法。同时，对轴承刚度和静压支撑刚度进行计算，并运用有限元方法对直驱转台在不同工况下的动静态特性进行分析，得... 详细信息

针对铣车复合加工中心直驱转台中轴承刚度和静压支撑刚度对其动静态特性的影响，提出将轴承和静压支撑等效为若干弹簧方法。同时，对轴承刚度和静压支撑刚度进行计算，并运用有限元方法对直驱转台在不同工况下的动静态特性进行分析，得到直驱转台的动静刚度均满足设计要求。此外，讨论了恒流式静压导轨中的油膜压力对直驱转台动态特性的影响规律，得出油膜压力的提高可以提高3-6阶固有频率值，不能提高1，2阶固有频率值。这将为直驱转台进一步的结构优化提供理论基础和指导。

关键词：直驱转台轴承静压导轨静态特性动态特性

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铣车复合加工中心关键部件静动态特性分析

铣车复合加工中心关键部件静动态特性分析

作者：陈钦兰州理工大学

学位级别：硕士

社会在进步,科技在发展,作为制造业基础的数控机床随之飞速的发展。作为代表的铣车复合加工中心,以其高精度、高效率和相对较低的价格迅速占领市场,成为数控机床的排头兵。高精度、高效率的机床需要配置高精度、快响应的功能部件。作为... 详细信息

社会在进步,科技在发展,作为制造业基础的数控机床随之飞速的发展。作为代表的铣车复合加工中心,以其高精度、高效率和相对较低的价格迅速占领市场,成为数控机床的排头兵。高精度、高效率的机床需要配置高精度、快响应的功能部件。作为铣车复合加工中心的关键功能部件,直驱摆头和动力刀架不仅输出扭矩大、承载能力高、可靠性好,而且具有快速的动态响应和高的精度。两种功能部件均采用直接驱动技术,省去了中间的传动环节,实现了零传动,不仅占有空间小,而且反映速度快,动态响应好。两种功能部件的静动态特性是否满足加工精度要求,以及两者之中哪个对加工精度影响更大值得我们研究和探讨。本课题以铣车复合加工中心的功能部件直驱转台和动力刀架为研究对象,通过对两者分别进行静动态分析,比较两者对于加工精度的影响大小,对影响大的动力刀架进行了铣削加工动力学的颤振分析,得到了加工稳定性叶瓣图,并分析了铣刀齿数、切削力系数、固有频率对于加工稳定性的影响,对实际生产中铣削加工具有一定的指导意义。本文的主要内容如下： (1)介绍了直驱转台的基本结构,车削和铣削的工作原理;研究了直驱转台的关键部件静压导轨,对其油膜刚度进行了计算,为了在有限元分析中施加弹簧约束作铺垫;计算了双列圆柱滚子轴承的刚度,为了在有限元分析中进行弹性替换准备条件。建立了直驱转台的三维模型,对其进行了静动态分析,得到了在铣削力作用下转台的静力变形,前六阶固有频率及其振型以及在激振力作用下的幅频特性曲线。从幅频特性曲线上可以看出当频率为416Hz时,振幅最大达到0.0324mm,需要避免该频率对应转速。 (2)介绍了动力刀架的工作机理,计算了支撑电主轴的角接触球轴承的刚度和预紧力;建立了动力刀架的三维模型,通过有限元软件对其进行了静动态分析,得到了直驱转台的静力变形、前六阶固有频率及振型以及在激振力作用下的幅频特性曲线。从幅频特性曲线上可以看出在频率为480Hz和440Hz时,X、Y方向的振幅分别达到2.66mm和1.55mm,需要避免两种频率对应转速。 (3)通过对比动力刀架和直驱转台的静变形和共振振幅大小,得出动力刀架对工件精度的影响更大,考虑到刀架摆头轴线距离刀尖距离很大,且铣削振动会进一步影响加工精度,对其进行了加工动力学分析,得到了铣削的稳定性叶瓣图。从叶瓣图中可看出主轴转速和轴向切深对加工稳定性的影响,为实际加工确定切削参数提供参考。此外,本文还分析了铣刀齿数、固有频率以及切削力系数对加工稳定性的影响,结果表明齿数越多,切削力系数越大,固有频率越高,越容易发生颤振。

关键词：直驱转台动力刀架静动态分析颤振分析

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BGTK12/400型数控直驱转台研制

BGTK12/400型数控直驱转台研制

作者：杨群武汉轻工大学

学位级别：硕士

直驱转台以其零传动、高速度、高精度、良好的动态特性等特点成为高速、多轴数控机床的必备功能部件，近年来，国内诸多企业都在致力于直驱转台的研发，但受制于设计技术、力矩电机技术等原因，鲜有商品化的产品面市。本文是在校企... 详细信息

直驱转台以其零传动、高速度、高精度、良好的动态特性等特点成为高速、多轴数控机床的必备功能部件，近年来，国内诸多企业都在致力于直驱转台的研发，但受制于设计技术、力矩电机技术等原因，鲜有商品化的产品面市。本文是在校企联合研发系列直驱转台产品的过程中，针对规格:工作台直径为400mm的转台，就转台总体结构设计、转台精度保证技术、转台环抱式制动技术等进行了研究，完成了整个产品设计;重点对环抱式制动结构进行了分析和研究，得出了合理的薄壁制动套的结构参数;同时，运用ANSYS Workbench软件完成了转台整体结构及其关键部件的有限元分析，验证了转台轴承刚度、轴承支座强度、转台固有频率以及转台制动力矩。经过试验，该直驱转台的性能和精度均已达到国外相似产品的较高水准，并已批量化投入生产，为企业取得了良好的经济效益。

关键词：直驱转台数控机床制动有限元分析