1、數(shù)控機(jī)床的雙軸同步控制，即一個(gè)機(jī)床軸的運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)保持位置同步進(jìn)給關(guān)系的伺服電機(jī)軸共同控制完成。在雙滾珠絲杠傳動(dòng)的機(jī)床中，高速運(yùn)動(dòng)下的絲杠柔性變形及軸間強(qiáng)耦合性影響，使得數(shù)控機(jī)床的雙軸同步控制成為一復(fù)雜多變量控制任務(wù)，且難以控制。本文在國(guó)家相關(guān)科技項(xiàng)目支持下，對(duì)數(shù)控機(jī)床的雙軸同步控制問(wèn)題進(jìn)行了比較系統(tǒng)深入的研究。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 ⑴在基于有限元法中融合集中參數(shù)法基礎(chǔ)上，構(gòu)建了具有典型結(jié)構(gòu)的雙滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)同步軸的有限元模型，

2、并進(jìn)行了模態(tài)分析，進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所建模型的有效性。而后在有限元模型的模態(tài)分析基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)單元電流環(huán)簡(jiǎn)化處理，構(gòu)建了具有動(dòng)力學(xué)耦合關(guān)系的集中參數(shù)的雙軸同步進(jìn)給系統(tǒng)模型。
　　 ⑵通過(guò)對(duì)雙軸同步進(jìn)給機(jī)床動(dòng)力學(xué)行為的理論分析，設(shè)計(jì)了基于力矩補(bǔ)償式、指令預(yù)補(bǔ)償式、速度環(huán)變?cè)鲆媸饺N同步控制方法；同時(shí)，為使控制策略不依賴(lài)模型精度，在雙軸同步控制中還引入了PID 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。并通過(guò)對(duì)原PID 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制模型評(píng)價(jià)指標(biāo)

3、的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了PID 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的在線(xiàn)控制能力。
　　 ⑶在對(duì)幾種常用速度規(guī)劃運(yùn)動(dòng)指令頻域、時(shí)域分析基礎(chǔ)上，通過(guò)仿真研究不同速度規(guī)劃形式及軸位置環(huán)帶寬對(duì)雙軸同步性能的影響。指出：要實(shí)現(xiàn)同步軸1g 平均加速度能力，軸位置環(huán)帶寬應(yīng)滿(mǎn)足40Hz 要求；并應(yīng)盡可能采用插補(bǔ)耗時(shí)較少且對(duì)軸跟蹤誤差、同步誤差影響較小的梯形加速度速度規(guī)劃。并基于“S”形加減速七段模型提出了一種預(yù)判各段插補(bǔ)周期個(gè)數(shù)的插補(bǔ)算法。
　　 ⑷在考慮實(shí)際數(shù)字伺服

4、驅(qū)動(dòng)單元濾波環(huán)節(jié)影響基礎(chǔ)上，搭建了具有40Hz 位置環(huán)帶寬的離散時(shí)間模型的仿真平臺(tái)和硬件平臺(tái)。并對(duì)影響軸性能的絲杠扭轉(zhuǎn)振動(dòng)進(jìn)行了補(bǔ)償，為進(jìn)一步的仿真和實(shí)驗(yàn)研究提供了基礎(chǔ)。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了離散模型的有效性。
　　 ⑸對(duì)所提出的基于力矩補(bǔ)償式、指令預(yù)補(bǔ)償式、速度環(huán)變?cè)鲆媸?、PID 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)式四種同步控制方法進(jìn)行了仿真研究；同時(shí)，還對(duì)指令預(yù)補(bǔ)償式、速度環(huán)變?cè)鲆媸酵娇刂品椒ㄔ谂渲糜蠳CUC-Bus 總線(xiàn)式數(shù)控系統(tǒng)的樣機(jī)上進(jìn)行了實(shí)

5、驗(yàn)研究。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：①基于力矩補(bǔ)償?shù)耐娇刂?，同步能力最好，但難以實(shí)用。②基于指令預(yù)補(bǔ)償?shù)耐娇刂?，不受?shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)影響，易于應(yīng)用到工程實(shí)際中，但過(guò)度補(bǔ)償會(huì)造成運(yùn)行的不平穩(wěn)。在提高同步能力方面，仿真表明該方法可使同步誤差下降明顯，實(shí)驗(yàn)表明實(shí)際提高能力約為40％。③基于速度環(huán)的變?cè)鲆嫱娇刂?，綜合性能較好，但需要借助總線(xiàn)式數(shù)控系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)。在提高同步能力方面，仿真表明該方法可使同步誤差有較好的下降能力，實(shí)驗(yàn)表明實(shí)際提高能力約為50