测量机滚珠丝杠Z轴伺服系统的动力学建模及补偿.pdf

第 44 卷 第 4 期 天 津 大 学 学 报 Vol.44 No.4 2011 年 4 月 Journal of Tianjin University Apr. 2011 ▋ 测量机滚珠丝杠 Z 轴伺服系统的动力学建模及补偿 1 1 1 1 2 向红标 ，裘祖荣 ，李醒飞 ，谭文斌 ，张晨阳 (1. 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072 ；2. 天津商业大学机械工程学院，天津 300134) 摘 要 ：在对θFXZ 型测量机 Z 轴伺服系统的机械结构和控制系统进行分析的基础上，建立了伺服系统的动力学模 型．根据受力分析，对系统的干扰力进行建模．利用对 PID 参数的自适应调节和干扰力的前馈补偿，实现对系统的误差 补偿．实验结果表明，补偿后的跟踪误差约为补偿前的 1/4，系统静差也由原来的 2 μm 减小到 0.4 μm 以内．该伺服系 统的动力学建模和干扰力建模能直观、有效地描述 Z 轴系统的运动特性，补偿方案能很好地改善系统的动态跟踪误差 和控制定位精度． 关键词 ：伺服系统模型；干扰力模型；跟踪误差；静差 中图分类号 TP273 文献标志码 ：A 文章编号 0493-2137 (2011)04-0291-06 Dynamic Modeling and Compensation for the Ball Screw Z-Axis Servo System of Measuring Machine 1 1 1 1 2 XIANG Hong-biao ，QIU Zu-rong ，LI Xing-fei ，TAN Wen-bin ，ZHANG Chen-yang (1. State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments，Tianjin University ， Tianjin 300072 ，China ； 2. School of Mechanical Engineering ，Tianjin University of Commerce ，Tianjin 300134 ，China) Abstract A dynamic model was built on the basis of mechanical structure and the control system of Z-axis servo sys- tem of θFXZ-type coordinate measuring machine．Then the disturbing force model was built by force analysis. Finally ，through the PID parameters′ adaptive adjustment and