摇臂钻床控制策略的研究改进
jic35导读：摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成，主轴箱可在摇臂上左右移动，并随摇臂绕立柱回转±180的钻床。摇臂还可沿外柱上下升降，以适应加工不同高度的工件。较小的工件可安装在工作台上，较大的工件可直接放在机床底座或地面上。内立柱固定在底座的一端，在他的外面套有外立柱，外立柱可绕内立柱回转360度。摇臂钻床钻床是一种孔加工设备，可以用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。按用途和结构分类，钻床可以分为立式钻床、台式钻床、多孔钻床、摇臂钻床及其他钻床等。在各类钻床中，摇臂钻床操作方便、灵活，适用范围广，具有典型性，特别适用于单件或批量生产带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。
交流电动机是—个非线性、事变量、强耦合的高阶控制对象，交摇臂钻床流电动机的控制常使用矢量控制，也叫磁场的定向控制。磁场定向控制的目的是为了将耦合项解耦，使交流电动机动态特性线性化，转矩方程类似于直流电动机的转矩方程，这样仅需要控制转矩命令电流的划、，就町以控制转矩。即使这样，由于丁业现场信号不容易测量，状态变量不能实现直接测量，增加了控制的难度；另一方面，参数的变化和√；确定性，例如，转子的电阻随着电动机运行及温度的升高其变化幅度可以达到100%，而负载由于各种上业条件的限制，摇臂钻床也是变化的，此时要求控制器具有刘参数变化和扰动的鲁棒性。因此，为了进一步提高交流电动机伺服系统的动、静态性能，增强抗*力，近年来国内外专家采用现代控制理论和方法进行了/‘泛深入地研究井取得显着进步。
1.矢量变换控制技术
矢量控制是由德国西门于公司的f.blaschke于1971年提出的，矢量控制理论使交流电动机的控制获得质的飞跃。矢量控制采用欠量变换的方法，通过把交流电动机的磁通与转矩的控制解耦，将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程，使交流调速系统的动态性能得到显着的改善和提高，从而使交流调速取代直流调速成为可能。实践证明，采用矢量控制的交流调速系统的特性优于直流调速系统；但矢量控制的缺点是：其系统结构复杂，
运算量大，电动机参数变化等都影响系统的摇臂钻床性能。
2.直接转矩控制技术
直接转矩控制技术（directtorquecontrol，dtc）是由德国的depenbrolk教授于1985年提出的，这种方法足将矢量控制中以转子磁通定向更换为以定子磁通定向，通过转矩偏差和定于磁通偏差确定电压矢量，没有复杂的坐标变换，在线计算量比较小，实叫性较强。直接转矩控制不需要解耦简化电动机的数学模型，强调对电动机转矩的直接控制，控制思想新颖，结构简单，省掉了矢量旋转变换竹复杂的变换和摇臂钻床计算，是’秆高性能的交流调速方法。
3.线性控制
巾于交流电动机是一个事变量、强耦合的非线性系统，应用非线性控制理论研究其控制策略，应该更能揭不问题的本质。1987年mafijallic‘—spong等人提出将基于微分儿何的非线性反馈线性化理论应用于交流电动机控制并取得很好的效果。交流电动机的非线性控制足通过非线性状态反馈和非线性变换实现系统的动态解耦和全局线性化，将非线性、多变量、强耦合的异步电动机系统分解成两摇臂钻床个独立的线性单变量系统，其巾转子磁链了系统由两阶惯性环节组成，转速子系统山一个积分环竹和一个惯性环节组成，两个子系统的调节器可以拄线性控制器理论分别设计，从而使系统达到预期的性能指标。
4.pid控制
pid控制是比例（p）、积分（1）\微分（d）控制的简称。只要比例数、积分时间、微分时间三个参数整定恰当，就可以避免调节过程过分振荡，父能实现无级控制，而且具有摇臂钻床抑制超调的作用，能够有效地划r动态误差和缩短调节过程时间。pid控制结构简单、算法易懂，使用方便、适用性广、鲁棒性强，是工业过程挎制中常见的控制器，pm控制回路占世界丁业控制回路总数的80%~90%
5、自适应控制
自适用控制可分为模型参考白适应拧制和白校正自适应控制等类型，在交流电动机参数估计和提高系统动态性能方血有着广泛的应用。但白适应控制算法的运算量较人，如果应用于高性能的伺服驱动系统有较大的田难。因此人部分只是对个别参数进行在线辨识，实现部分参数的自适应。
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交流电动机是—个非线性、事变量、强耦合的高阶控制对象，交摇臂钻床流电动机的控制常使用矢量控制，也叫磁场的定向控制。磁场定向控制的目的是为了将耦合项解耦，使交流电动机动态特性线性化，转矩方程类似于直流电动机的转矩方程，这样仅需要控制转矩命令电流的划、，就町以控制转矩。即使这样，由于丁业现场信号不容易测量，状态变量不能实现直接测量，增加了控制的难度；另一方面，参数的变化和√；确定性，例如，转子的电阻随着电动机运行及温度的升高其变化幅度可以达到100%，而负载由于各种上业条件的限制，摇臂钻床也是变化的，此时要求控制器具有刘参数变化和扰动的鲁棒性。因此，为了进一步提高交流电动机伺服系统的动、静态性能，增强抗*力，近年来国内外专家采用现代控制理论和方法进行了/‘泛深入地研究井取得显着进步。
1.矢量变换控制技术
矢量控制是由德国西门于公司的f.blaschke于1971年提出的，矢量控制理论使交流电动机的控制获得质的飞跃。矢量控制采用欠量变换的方法，通过把交流电动机的磁通与转矩的控制解耦，将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程，使交流调速系统的动态性能得到显着的改善和提高，从而使交流调速取代直流调速成为可能。实践证明，采用矢量控制的交流调速系统的特性优于直流调速系统；但矢量控制的缺点是：其系统结构复杂，
运算量大，电动机参数变化等都影响系统的摇臂钻床性能。
2.直接转矩控制技术
直接转矩控制技术（directtorquecontrol，dtc）是由德国的depenbrolk教授于1985年提出的，这种方法足将矢量控制中以转子磁通定向更换为以定子磁通定向，通过转矩偏差和定于磁通偏差确定电压矢量，没有复杂的坐标变换，在线计算量比较小，实叫性较强。直接转矩控制不需要解耦简化电动机的数学模型，强调对电动机转矩的直接控制，控制思想新颖，结构简单，省掉了矢量旋转变换竹复杂的变换和摇臂钻床计算，是’秆高性能的交流调速方法。
3.线性控制
巾于交流电动机是一个事变量、强耦合的非线性系统，应用非线性控制理论研究其控制策略，应该更能揭不问题的本质。1987年mafijallic‘—spong等人提出将基于微分儿何的非线性反馈线性化理论应用于交流电动机控制并取得很好的效果。交流电动机的非线性控制足通过非线性状态反馈和非线性变换实现系统的动态解耦和全局线性化，将非线性、多变量、强耦合的异步电动机系统分解成两摇臂钻床个独立的线性单变量系统，其巾转子磁链了系统由两阶惯性环节组成，转速子系统山一个积分环竹和一个惯性环节组成，两个子系统的调节器可以拄线性控制器理论分别设计，从而使系统达到预期的性能指标。
4.pid控制
pid控制是比例（p）、积分（1）\微分（d）控制的简称。只要比例数、积分时间、微分时间三个参数整定恰当，就可以避免调节过程过分振荡，父能实现无级控制，而且具有摇臂钻床抑制超调的作用，能够有效地划r动态误差和缩短调节过程时间。pid控制结构简单、算法易懂，使用方便、适用性广、鲁棒性强，是工业过程挎制中常见的控制器，pm控制回路占世界丁业控制回路总数的80%~90%
5、自适应控制
自适用控制可分为模型参考白适应拧制和白校正自适应控制等类型，在交流电动机参数估计和提高系统动态性能方血有着广泛的应用。但白适应控制算法的运算量较人，如果应用于高性能的伺服驱动系统有较大的田难。因此人部分只是对个别参数进行在线辨识，实现部分参数的自适应。
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