论文摘要：数控机床直线电机驱动单元的动态分析与控制

本文以课题组自主研发的车铣复合实验平台直线电机驱动单元为研究对象，研究直线电机驱动单元的动态特性及机电耦合系统的建模与仿真。集成机械结构和直线电机伺服系统。 .控制系统主要参数对系统性能的影响分析，主要控制参数对系统性能影响的正交交互实验研究，以提高伺服系统为目标的控制参数优化刚度是关键的技术问题。基于“宽带多模态运动耦合”的建模思想，在分析直线电机驱动单元受力和运动特性的基础上，引入“弹簧-阻尼器”元件，对具有对系统动力学特性的重要影响 基于导轨的接合面和接合面，推导了直线电机驱动单元刚柔耦合动力学的微分方程。利用MATLAB/Simulink工具箱建立系统动力学微分方程的多层仿真模型，对系统的幅频响应曲线进行仿真分析，分析建模引入的结构参数对系统性能的影响，并讨论了仿真模型。产生误差的原因为优化设计和建立进一步的机电耦合模型提供了指导和理论依据。基于直线电机矢量控制模型和SIMODRIVE611D控制器，综合刚柔运动耦合的机械结构模型，基于经典的刚柔多自由度机电耦合P-PI控制模型建立PID控制策略，利用工程参数进行整定。采用MATLAB方法对控制器参数进行了初步整定；系统伺服刚度被优​​化为优化目标的控制参数。仿真与实验证明：参数优化之后控制参数可以满足机床伺服的要求，伺服刚性有了很大的提高。对考虑接合面柔性的直线电机驱动单元的动力学建模方法和机电耦合伺服系统的控制系统进行了实验研究和验证。包括导轨与滑块结合面和螺栓电机结合面结构参数的识别，直线电机驱动单元动态特性的实验研究，机电耦合模型的位置响应和伺服动刚度试验，主要控制参数的阶跃响应和伺服刚度。多因素正交交互实验等实验表明，本文建立的刚柔耦合模型和刚柔机电耦合伺服控制模型具有一定的参考价值。

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