动梁式龙门机床双驱同步机电耦合特性的建模方法

摘要

本发明公开了一种动梁式龙门机床双驱同步机电耦合特性的建模方法。解决了动梁式龙门机床耦合部分机械特性的解耦及建模问题，其关键在于考虑了动梁式龙门机床的负载在横梁之上运动的因素，解决了双驱两轴耦合部分的速度与力的解耦问题。本发明中所述的建模方法能精确反映双驱两轴同步运动时的机械特性的实际情况，揭示出影响双轴不同步误差的主要因素，为提出减小双驱不同步误差措施提供理论依据。

主权项

动梁式龙门机床双驱同步机电耦合特性的建模方法，其特征在于：步骤一：采用单轴建模方法建立双驱两轴的传动系统模型，得到第一轴驱动力F1和第二轴驱动力F2；步骤二：以步骤一中得到的第一轴驱动力F1和第二轴驱动力F2为输入，根据双驱同步结构的机械特性建立了机械耦合模型：采用对双驱两电机共同驱动的耦合部分进行理论上的受力分析实现两轴力与速度的解耦，建立出两轴的机械耦合模型，两轴机械耦合的公式如下：(F1‑ff1)+(F2‑ff2)＝Ma                    (11)y＝∫∫adt                               (12)L1＝∫vxdt                               (13)L2＝L‑L1                                 (14)(F1‑ff1)L1‑(F2‑ff2)L2＝JMBα             (15)y1≈y+L1α                               (16) v 1 = dy 1 dt - - - ( 17 ) y2≈y‑L2α                               (18) v 2 = dy 2 dt - - - ( 19 ) Diff＝y1‑y2                              (20)其中F1为第一轴驱动力，ff1为第一轴所受摩擦力，F2为第二轴驱动力，ff2为第二轴所受摩擦力，M为横梁质量，a为耦合部分的质心加速度，L1为主轴部分距主动轴的距离，L2为主轴部分距从动轴的距离，L为双驱两轴间的距离，y为横梁质心所移动位移，vx为横梁上负载运动的速度，y1主动轴所移动位移，y2为从动轴所移动位移，Diff为两轴的同步误差，v1为第一轴速度，v2为第二轴速度，α为共同驱 动的机械部分由于受力不同所产生的偏摆角，JMB为整个机械耦合部分相对于耦合部分的质心轴运动所产生的惯量；根据解耦出的两轴的进给速度，采用摩擦力模型及辨识参数，计算出两轴的摩擦力，实现两轴受力的解耦，两轴摩擦力计算如下： f f 1 = F c 1 + ( F s 1 - F c 1 ) e - ( v / v s 1 ) δ 1 + delta 1 · v 1 - - - ( 21 ) f f 2 = F c 2 + ( F s 2 - F c 2 ) e - ( v / v s 2 ) δ 2 + delta 2 · v 2 - - - ( 22 ) 其中ff1为第一轴所受摩擦力，ff2为第二轴所受摩擦力，Fs1为第一轴最大静摩擦力，Fs2为第二轴最大静摩擦力，Fc1为第一轴库伦摩擦力，Fc2为第二轴库伦摩擦力，vs1为第一轴摩擦力转变的临界速度，vs2为第二轴摩擦力转变的临界速度，δ1为第一轴经验常数，δ2为第二轴经验常数，delta1为第一轴黏性摩擦系数，delta2为第二轴黏性摩擦系数，根据式(21)(22)得出两轴的摩擦力，代入两轴的机械耦合模型中完成模型的仿真。