直线伺服控制器优化获得较好的性能

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　目前，非圆截面零件的数控加工已相当普遍。如中凸变椭圆活塞外圆的车削加工就是典型的非圆加工。PTC活塞数控车削系统可以作为加工高档活塞外轮廓曲面的专用数控机床，也用来为活塞立体靠模车床车制钢质靠模。直线伺服刀架是PTC活塞数控车削系统的关键零部件，它采用音圈式直线电机作为驱动源。音圈式直线电机的控制方法，国内外有很多文献作了报道，但在实际应用中仍然有些问题需要解决。主要表现为：首先，由于被控对象存在比较大的非线性，同时设备周围环境存在强烈的电磁干扰，因此设计控制器必须考虑系统的稳定性和抗干扰问题；其次，在应用中不仅对数控系统直线伺服刀架的带宽有要求，而且由于系统不同的用途，对直线伺服刀架的动静态刚度也有不同的要求。由于上述原因，目前在实际操作上，控制器参数的整定一直要靠人工试验加经验来解决，这样不仅耗时耗力而且得到的直线伺服刀架性能往往不甚理想。

借助于计算机的快速计算能力可以快捷地确定控制器的具体参数。其次，通过仿真分析也可知：权重因子α对于直线伺服刀架的跟踪能力和抑制切削力的能力是相反的，因此在进行系统设计时必须考虑系统的使用要求。如果系统是用来车削铝质活塞，考虑到车削铝质活塞的切削力较小而生产效率要求高，这时可选较小的权重因子α，保证系统具有较大的带宽，从而加工零件时可以采取较大的主轴转速；当机床仅用来作为加工靠模的专用机床时，考虑到车削钢质靠模一般为单件生产或小批量生产，对加工工时要求不高，但是车制靠模的切削力大，这时可选较大的权重因子α，从而提高系统对切削力干扰的抑制能力。实践证明，采用上述优化方法来设计直线伺服刀架的控制器参数，不仅可以大大缩短人工，而且能获得比较好的性能。