CNC-bewerkingscentrum CNC-gereedschapsgereedschapsaccessoires: oplossingen voor servomotorgeluid
Ruis wordt doorgaans gedefinieerd als nutteloze componenten in een signaal en is alomtegenwoordig. In CNC-machinegereedschappen en hun omgeving is ruisverstoring onvermijdelijk, inclusief drift veroorzaakt door temperatuurveranderingen en verschillende elektrische storingssignalen. Verschillende ruisverstoringssignalen zullen onvermijdelijk de trackingnauwkeurigheid van servosystemen verminderen. In de schakelkast van CNC-machinegereedschappen worden aardingstechnologie, afschermingstechnologie en isolatietechnologie over het algemeen gebruikt om de invloed van ruisverstoringssignalen te elimineren.
Het ontwerpen van storingswaarnemers voor verschillende storingssignalen en het compenseren hiervan in servobesturingssystemen is een manier om de impact van storingen te verminderen en de robuustheid van het systeem te verbeteren. Veel wetenschappers in binnen- en buitenland hebben onderzoek gedaan naar compensatiecontrolemethoden voor storingssignalen in servobesturing. KIM et al. ontwierpen een fuzzy storingswaarnemer voor feedbacktrackingcontrole van multi-input multi-outputsystemen en gebruikten de fuzzy storingswaarnemer voor snelheidsregeling van permanente magneetsynchrone motoren.
RYOO et al. ontwierpen een robuuste storingswaarnemer en voerden experimenten uit met de besturing van spoorvolging in optische schijfaandrijfsystemen; LU et al. bestudeerden storingssignaalwaarnemers met behulp van de theorie van repetitieve regeltechniek in schuifmodus; Dong Mingxiao en anderen combineerden de ontwerpmethode met gemengde gevoeligheid om een robuuste H ∞-controller te ontwerpen voor de servo van CNC-machinegereedschappen.
Het artikel analyseert de impact van ruisstoring op de trackingnauwkeurigheid van servosystemen en stelt een regelmethode voor om ruisstoringssignalen te observeren en te compenseren: door de spanning te detecteren die op de servodriver wordt toegepast en de rotatiehoekverplaatsing van de servomotor, wordt de ruisstoring waargenomen en wordt de hoeveelheid compensatie voor de storing toegevoegd aan de uitvoer van de positieregelaar om compensatie te bereiken. Simulatie-experimenten werden uitgevoerd op typische zaagtandruisstoringssignalen.
Model van numeriek gestuurd servosysteem en effecten van elektrische verstoringen
Blokdiagram van een semi-gesloten lus feed servosysteem met ruisstoring. Het positiecommandosignaal van de interpolator is ingesteld op X (s), en het hoekverplaatsingsuitgangssignaal van de servomotor is ingesteld op Y (s). De positieregellus is ingesteld om proportionele regeling aan te nemen, en de overdrachtsfunctie is ruisstoringsignaal. De steady-state fout die wordt gegenereerd door het storingsignaal is gerelateerd aan het storingsignaal zelf, evenals het deel vóór het actiepunt van N (s) in het feed servosysteem.
Methoden voor het waarnemen en compenseren van geluidsoverlast
In het feed servosysteem wordt een ruisstoringsobservatie- en compensatielink toegevoegd. Zoals weergegeven in Figuur 2, wordt door het detecteren van het spanningssignaal dat wordt toegepast op de servodriver en de hoekverplaatsing van de servomotor, het storingssignaal N(s) waargenomen en wordt de storingscompensatiehoeveelheid toegevoegd aan de uitvoer van de positieregelaar om compensatie te bereiken.
Uit vergelijkingen (3) tot (5) kan de gesloten-lus overdrachtsfunctie G(s) van het systeem met de toevoeging van ruisverstoring en observatie en compensator worden verkregen, wat volledig consistent is met vergelijking (2). Dit geeft aan dat de observatie- en compensatiemethode voor ruisverstoring weergegeven in Figuur 2 de invloed van verstoring kan compenseren en het anti-interferentievermogen van het systeem kan verbeteren.
Simulatie van methoden voor het observeren en compenseren van geluidsverstoringen
De positieregelaar maakt gebruik van PID-regeling, met een proportionele coëfficiënt van 8,1, een integrale coëfficiënt van 0.002 en een differentiële coëfficiënt van 0.032. Wanneer u onderzoek doet naar observatiecompensatiesimulaties op ruisstoringen, stelt u het positiecommando-ingangssignaal in op 2sin (0,4 π t); de ruisstoring is een zaagtandgolfsignaal met een amplitude van 0,5 en een periode van 2 seconden.
Wanneer ruisstoringssignalen niet in aanmerking worden genomen, wordt de trackingfout van het servovoedingssysteem weergegeven in Afbeelding 4 en ligt de systeemtrackingfout binnen het bereik van ± 0.006 mm; Wanneer ruisstoringssignalen worden toegevoegd zonder verstoringsobservatie en -compensatie, wordt de trackingfout weergegeven in Afbeelding 5 en ligt de systeemtrackingfout binnen het bereik van ± 0,02 mm; Na gebruik van de in het artikel genoemde methode voor ruisstoringsobservatie en -compensatie, wordt de trackingfout weergegeven in Afbeelding 6 en ligt de systeemtrackingfout binnen het bereik van ± 0,007 mm. De vergelijking toont aan dat de bestudeerde methoden voor ruisstoringsobservatie en -compensatie het anti-interferentievermogen van het servovoedingssysteem effectief kunnen verbeteren.
Conclusie
Ruissignalen zijn overal en op de interface van de servo-systeemdriver in CNC-machinegereedschappen omvatten ruisstoringen drift veroorzaakt door temperatuurveranderingen en verschillende elektrische storingssignalen. Verschillende ruisstoringssignalen zullen onvermijdelijk de trackingnauwkeurigheid van servosystemen verminderen. In het artikel wordt een methode voor het observeren en compenseren van ruisstoringen ontworpen, niet vanuit het perspectief van hardware, maar vanuit het perspectief van softwarecompensatie: door de spanning te detecteren die op de servodriver wordt toegepast en de rotatiehoekverplaatsing van de servomotor, wordt de ruisstoring waargenomen en wordt het bedrag van de storingscompensatie toegevoegd aan de uitvoer van de positieregelaar om compensatie te bereiken. De simulatie van typische zaagtandgolfstoringssignalen toont aan dat de voorgestelde observatie- en compensatiemethode de trackingnauwkeurigheid effectief kan verbeteren en het anti-interferentievermogen van het systeem kan vergroten. Deze methode is een nuttige aanvulling op hardware-anti-interferentietechnologie.