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Adaptive sliding mode control of the a-axis used for blisk manufacturing

Chinese Journal of Aeronautics 2014年第3期27卷 708-715页

作者： Zhao Pengbing Shi Yaoyao The Key Laboratory of Contemporary Design and Integrated Manufacturing Technology Ministry of EducationNorthwestern Polytechnical University

As a key assembly in the 5-axis CNC machine tools, positioning precision of the a-axis directly affects the machining accuracy and surface quality of the parts. First of all, mechanical structure and control system of the a-axis are designed. Then, considering the influence of nonlin- ear friction, backlash, unmodeled dynamics, uncertain cutting force and other external disturbance on the control precision of the a-axis, an adaptive sliding mode control （ASMC） based on extended state observer （ESO） is proposed. ESO is employed to estimate the state variables of the unknown system and an adaptive law is adopted to compensate for the input dead-zone caused by friction, backlash and other nonlinear characteristics. Finally, stability of the closed-loop system is guaran- teed by the Lyapunov theory. Positioning experiments illustrate the perfect estimation of ESO and the stronger anti-interference and robustness of ASMC, which can improve the control precision of the a-axis by about 40 times. Processing experiments show that the ASMC can reduce the waviness, averaKe error and roughness of the nrocessed surface by 35.63%, 31.31% and 30.35%, respectively.

关键词： a-axis Blisk processing Nonlinear compensation Positioning control Sliding mode control

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