关于半闭环控制数控系统反向间隙补偿.pdf

第 4期 组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 NO．4 2011年 4月 M odularM achineTool AutomaticM anufacturingTechnique Apr．2011 文章编号 ：1001—2265(2011)04—0047—04 基于半闭环控制的数控系统反向问隙补偿 郭 亮 ，张东升 ，陶 涛 ，冯 斌 ，盛晓超 ，颜冠军 (西安交通大学 装备智能诊 断与控制研究所 ，西安 710049) 摘要 ：在半闭环控制 的机床 中反 向间隙是影响机床定位精度和加 工精度 的一项重要 因素 ，对其进行反 向间隙补偿是一项非常重要的工作。文章提 出了基于半闭环控制下的间隙补偿原理，通过间隙模型仿 真验证 了补偿算法的可靠性 ，并且在开放式数控 系统实验平台上实现 了算法的嵌入 ，实际的测量结果论 证了算法的正确性。实验表 明，通过该间隙补偿方法可 以有效地降低因反 向间隙所造成的轮廓误差。 关键词 ：半 闭环控制 系统 ；数控机床 ；反 向间隙；间隙补偿 中图分类号 ：TG659 文献标识码 ：A Backlash Compensation on CNC M achineToolBasedon Semi-closed LoopControl GUOLiang，ZHANGDong—sheng，TAOTao，FENGBin，SHENGXiao—chao，YANGuan—jun (Xi’anJiaotongUniversity，InstituteofEquipmentIntelligentizedDiagnoseandControl，Xi’an710049， China) Abstract：Thepositionalaccuracy and machiningprecision are mainly affected by backlash forsemi- closed loop controlCNC machinetoo1．And compensation forbacklash isessentialto improvingtheaccu· racy ofmachinetoo1．Compensation algorithm isdeveloped to reducecontouringerrorin thispaper．A simulatedmodelofbacklashandOpen CNC system areused toverify compensationalgorithm．Computa— tionalsimulationsand experimentalresultshaveshown thatthecontouringerrorduetobacklash can be greatly reducedbyusingbacklash compensation． Keywords：semi-closedloop；CNC machinetool；backlash；compensation 反 向间隙补偿 的研 究步骤是 ：首先对机床位置 0 引言 伺服系统进行建模 ，包括伺服控制系统建模 以及加 对于半闭环控制系统的数控机床而言 ，影响机床 入反 向间隙后传动系统 的建模 ；其次对 间隙补偿 的 定位精度的主要 因素有几何误差 、热误差 、编码器精 算法进行研究 ；第三，将 间隙补偿的算法嵌入仿真模 度、伺服控制精度、传动结构的误差 。当传动系统的 型中，观察加入补偿前后编码器和光栅尺的信号变 滚珠丝杠与螺母副之间存在间隙时 ，这种非线性误差 化情况 ；最后 ，将补偿算法嵌入开放式数控系统 中， 会造成伺服 电机空转而实际的工作台并不运动 ，从而