機(jī)床過載報警的故障維修故障現(xiàn)象中國工控網(wǎng)中國自動化企

1機(jī)床過載報警的故障維修故障現(xiàn)象：某配套FANUC-0M系統(tǒng)的數(shù)控立式加工中心，在加工中經(jīng)常出現(xiàn)過載報警，報警號為434，表現(xiàn)形式為Z軸電動機(jī)電流過大，電動機(jī)發(fā)熱，停上40min左右報警消失，接著再工作一陣，又出現(xiàn)同類報警。分析及處理過程：經(jīng)檢查電氣伺服系統(tǒng)無故障，估計是負(fù)載過重帶不動造成。為了區(qū)分是電氣故障還是機(jī)械故障，將Z軸電動機(jī)拆下與機(jī)械脫開，再運(yùn)行時該故障不再出現(xiàn)。由此確認(rèn)為機(jī)械絲杠或運(yùn)動部位過緊造成。調(diào)整Z軸絲杠防松螺母后，效果不明顯，后來又調(diào)整Z軸導(dǎo)軌鑲條，機(jī)床負(fù)載明顯減輕，該故障消除、軟件數(shù)控〔SoftCNC〕可以認(rèn)為是開放式數(shù)控的高級階段，它不僅強(qiáng)調(diào)核心控制策略的用戶開放性，對智能控制也有充分的考慮；而且更加注重標(biāo)準(zhǔn)化核集成性，兼容數(shù)控領(lǐng)域主要標(biāo)準(zhǔn)的同時，更加向計算機(jī)技術(shù)靠攏。系統(tǒng)的主要功能部件均表現(xiàn)為應(yīng)用軟件的形式，而硬件局部僅是計算機(jī)與伺服驅(qū)動和外部I/O之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口。就像計算機(jī)中可以安裝各種品牌的聲卡、CD-ROM和相應(yīng)的驅(qū)動程序一樣。用戶可以在Windows平臺上，利用開放的CNC內(nèi)核開發(fā)所需的各種功能，構(gòu)成各種類型的高性能數(shù)控系統(tǒng)。這種實現(xiàn)形式上的變革使得系統(tǒng)可以更方便、更廣泛地應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)得先進(jìn)成果，大幅度提升數(shù)控系統(tǒng)得控制性能，簡化系統(tǒng)實現(xiàn)難度，縮短研發(fā)周期；大大增強(qiáng)了系統(tǒng)得伸縮性和可擴(kuò)展性。血最近堂看到參不少滴人提稠出控零制卡贏與伺薯服電況機(jī)連讀接時桑的基閃本問劑題，矩這些質(zhì)顯然張都是蘇應(yīng)該末由控挑制卡臂的技滔術(shù)支語持人捕員來始解答攻的。伍下面拼是我充給我災(zāi)的客治戶寫悼的?哲控制孟卡以征速度湯方式盟控制峰伺服誼電機(jī)芬的一芬般步拔驟?新，為倡了避相免廣貢告的麥效果亮，盡飲量不拋涉及館卡的摧具體匙型號悼，而般且控狂制卡虎的品恐牌型中號不缺同，遼具體句的接勁線和感指令煌也不托同，醬甚至納某些慕功能搭，不桌一定少每種塵控制趨卡都迅支持債，大旬家參塑考吧曲。闊運(yùn)動手控制封卡連侮接伺震服電爭機(jī)的好一般痰步驟傻1、逼初始翼化參忠數(shù)際在接項線之伙前，森先初招始化警參數(shù)軋。叨在控容制卡邀上：歡選好散控制腰方式尼；將手PI賓D參喪數(shù)清榆零；館讓控尼制卡鄰上電暫時默巾認(rèn)使徑能信礙號關(guān)霸閉；狀將此卵狀態(tài)壺保存論，確者?？囟瓶ǖ鹪俅未壬想姄頃r即糕為此桶狀態(tài)倆。岸在伺慕服電歉機(jī)上濁：設(shè)嬸置控表制方擱式；駐設(shè)置驕?zhǔn)鼓荦斢赏馍炔靠爻敝?；駛編碼氏器信控號輸悲出的誰齒輪捆比；耳設(shè)置臂控制膽信號謊與電蘭機(jī)轉(zhuǎn)底速的醋比例泥關(guān)系種。一液般來制說，呈建議翼使伺境服工令作中誓的最寬大設(shè)鄙計轉(zhuǎn)葬速對院應(yīng)9牲V的炮控制廁電壓裹。比驅(qū)如，巾松下擾是設(shè)熊置1貝V電乓壓對項應(yīng)的躍轉(zhuǎn)速文，出急廠值洋為5瞧00梢，如夫果你廈只準(zhǔn)梨?zhèn)渥尳须姍C(jī)吧在1粥00糾0轉(zhuǎn)敗以下雷工作況，那跟么，誓將這皆個參巡數(shù)設(shè)共置為儉11停1腿2、森接線剖將控柿制卡狹斷電擱，連智接控身制卡娃與伺蠟服之陷間的腎信號廢線。吊以下弱的線劫是必農(nóng)須要濟(jì)接的犬：控碗制卡滔的模我擬量戚輸出件線、笛使能味信號趕線、嘴伺服骨輸出偷的編泊碼器權(quán)信號喘線。佩復(fù)查塔接線際沒有惕錯誤夠后，蔬電機(jī)兼和控窩制卡境〔以詢及P勺C〕山上電知。此編時電膨機(jī)應(yīng)鍋該不貧動，警而且巷可以攤用外勻力輕追松轉(zhuǎn)處動，悉如果飽不是忙這樣樹，檢該查使?jié)苄疟柕男言O(shè)置遮與接域線。您用外男力轉(zhuǎn)場動電雖機(jī)，造檢查汗控制霜卡是籌否可酷以正炊確檢賢測到刷電機(jī)院位置塞的變箏化，燥否那么艦檢查請編碼菠器信事號的稍接線帝和設(shè)息置芒3、苗試方隸向蝶對于膠一個訴閉環(huán)西控制封系統(tǒng)街，如慣果反倘饋信扁號的鏈方向霜不正牢確，洋后果秘肯定巨是災(zāi)陡難性魄的。允通過漠控制摩卡打述開伺瞇服的其使能授信號旁。這六是伺軋服應(yīng)曾該以士一個愿較低妖的速旨度轉(zhuǎn)濕動，品這就亡是傳同說中挽的順“雞零漂告〞樸。一肌般控酒制卡稀上都旗會有犬抑制儲零漂徒的指壇令或哪參數(shù)鬧。使茄用這懼個指畜令或其參數(shù)燕，看葛電機(jī)鄙的轉(zhuǎn)脆速和淡方向龍是否罩可以暫通過陽這個值指令顆〔參押數(shù)〕果控制還。如盯果不岡能控其制，京檢查燒模擬犧量接誰線及通控制讓方式怠的參猶數(shù)設(shè)蛙置。嶼確認(rèn)圈給出紫正數(shù)糾，電蠅機(jī)正甩轉(zhuǎn)，朱編碼渡器計吼數(shù)增服加；敵給出裝負(fù)數(shù)雀，電慎機(jī)反率轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)割，編披碼器釀計數(shù)香減小尿。如倒果電摟機(jī)帶蠅有負(fù)系載，度行程秀有限屢，不喊要采血用這殼種方行式。峽測試藥不要某給過邀大的俱電壓胳，建美議在洋1V怪以下俱。如餐果方么向不血一致紙，可隙以修濤改控科制卡泊或電渣機(jī)上煌的參條數(shù)，幣使其脫一致串。熱4、剩抑制緞零漂免在閉絕環(huán)控許制過砍程中翅，零惑漂的慮存在抵會對康控制嫁效果揭有一正定的浙影響世，最揮好將止其抑拆制住喬。使拜用控深制卡戚或伺朋服上狠抑制稱零飄利的參旦數(shù)，爸仔細(xì)僑調(diào)整俘，使湯電機(jī)宮的轉(zhuǎn)縮速趨凈近于臺零。藝由于捕零漂郵本身味也有份一定港的隨播機(jī)性咱，所吧以，貪不必搭要求誦電機(jī)彼轉(zhuǎn)速咱絕對品為零太。妥5、塞建立結(jié)閉環(huán)蝕控制熄再次戀通過豬控制芬卡將氏伺服現(xiàn)使能政信號膨放開組，在桐控制拴卡上劑輸入恨一個齡較小岡的比倚例增摟益，肯至于額多大賣算較劍小，遮這只催能憑校感覺湯了，關(guān)如果圣實在鞋不放隸心，悲就輸缸入控斃制卡葬能允冰許的荒最小槳值。名將控英制卡耍和伺影服的吉使能批信號切翻開上。這賣時，好電機(jī)椒應(yīng)該榆已經(jīng)睡能夠那么按照窮運(yùn)動尿指令務(wù)大致穴做出前動作脅了。剩6、盾調(diào)整披閉環(huán)叔參數(shù)靠細(xì)調(diào)夸控制蛙參數(shù)勝，確拾保電呼機(jī)按群照控那么制卡所的指座令運(yùn)晉動，曬這是賀必須壘要做邊的工霞作，董而這啄局部務(wù)工作絲，更屠多的亡是經(jīng)眠驗，梁這里蜻只能豬從略皇了。覺在驅(qū)牽動器尸內(nèi)的喬Pi耀lz財平安搖技術(shù)朽

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物質(zhì)由分子組成，分子由原子組成。實際上原子并不是組成物質(zhì)的最小粒子，它是由原子核和圍繞核旋轉(zhuǎn)的一群電子組成的一個微觀系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)的軌道是一組空間的同心園。同心園數(shù)量有限，除允許的軌道外，其它軌道不允許電子存在。

原子具有內(nèi)能，內(nèi)能的大小不能連續(xù)變化，是一步一步分開的。這種分開的能量叫能級。電子所處狀態(tài)決定能級的上下。通常情況下，電子總是所處在內(nèi)層軌道上，這種狀態(tài)叫基態(tài)或穩(wěn)態(tài)。在整個原子系統(tǒng)中總是絕大多數(shù)電子組處于基態(tài)。在沒有外力作用下，內(nèi)層的電子不會跑到外層上去。也就是說，低能級上的電子不會自動地跑到高能級上去。

當(dāng)基態(tài)的電子被外部用適當(dāng)?shù)姆绞浇o予一定能量，如光照、電子碰撞、化學(xué)作用或加熱等，就會激發(fā)到高能級上去。相反電子由于原子自身的內(nèi)部矛盾，也會自發(fā)地返回到低級能級上來，這個過程叫自發(fā)躍遷。躍遷是指微觀粒子系統(tǒng)從某一種狀態(tài)到別一種狀態(tài)的過渡。自發(fā)躍遷時原子的內(nèi)能降低了，多余的能量就會釋放出來。釋放的形式有兩種，一種是熱，一種是光。熱叫無輻射躍遷，光叫自發(fā)輻射躍遷，其輻射稱自發(fā)輻射，一般的光源如電燈的光是自發(fā)躍遷產(chǎn)生的。

因為原子集團(tuán)中各原子的最外電子不拘一格，輻射物質(zhì)也可能包含多種類的元素。各原子的電子軌道半經(jīng)并不相等，能級間的能量差也不一樣。由于這樣的原子集團(tuán)所輻射的電磁波中，各個模式的強(qiáng)度、頻率、相位、方向可能是千差萬別的，故自發(fā)輻射在光學(xué)中叫非相干光。日光燈、電燈的輻射都是非相干光、光和無線電波、微波一樣，是電磁能的一種形式，雖然電磁輻射的效應(yīng)隨頻率而變化，但所有的輻射過程的本質(zhì)都是一樣的。

激光的產(chǎn)生是利用物質(zhì)的一種叫受激輻射的特性，通常是物質(zhì)未受到外界能量的激發(fā)時全部電子都集居在基態(tài)能級A，受到外界的能量激發(fā)后，一局部電子就會上升到能級B的高能級，而后它們很快要以熒光躍遷的形式，衰落到次能級C物質(zhì)。受到刺激后電子在最高能級停留的時間都非常短，大約在１０的負(fù)八次方秒以下。但有些物質(zhì)當(dāng)電子躍遷到次高能級能停留較長時間。如紅寶石的鉻離子就能停留幾個毫秒，因而在那里形成一種穩(wěn)定的停留狀態(tài)〔亞穩(wěn)態(tài)〕。

電子從亞穩(wěn)態(tài)進(jìn)一步向低能級躍遷時，產(chǎn)生光子。如果這個光子在光學(xué)諧振腔〔兩端是反射鏡的一個腔體〕中反射回來，就會誘發(fā)同樣性質(zhì)的躍遷，產(chǎn)生同頻率、同相位的光子。這兩個光子又會再起誘發(fā)作用，如此下去就會產(chǎn)生足夠強(qiáng)的同頻率，同相位的光從光學(xué)諧振腔中具有半透性的那個反射鏡中射出去，這就是受激輻射。

受激輻射光經(jīng)諧振腔屢次的反復(fù)、反響、放大后最終形成一束頻率一樣、相位相同、方向一致的強(qiáng)大光流，從半反半透的那個鏡片中射出，這就是激光。

1900年出生在匈牙利的英國人蓋伯〔DGabor〕創(chuàng)造全息照相術(shù)，為此他在1971年獲得諾貝爾獎金。1962年美國的執(zhí)密安大學(xué)的利思〔ENLeith〕和烏帕特克尼斯〔Jvpatnicks〕利用激光拍攝成功了第一張實用全息圖，即離軸型兩光束全息圖片。全息術(shù)的英文名稱叫：＂Holography＂出于希臘語，意思是全部記錄，即記錄全部信息—振幅和相位。利用激光照相術(shù)所產(chǎn)生的全息圖上的任一小區(qū)能重現(xiàn)整個物體的象。所以，只要保存底片的一小局部碎片就能再現(xiàn)出原來全部的景物，這就是全息的來源，通常我們理解為全部信息。多軸精密運(yùn)動控制系統(tǒng)通常由工控機(jī)、運(yùn)動控制卡、I/O控制卡、驅(qū)動器和電機(jī)組成。對于一些專用自動化設(shè)備而言,采用這種方案系統(tǒng)會顯得過于龐大,本錢也較高。下面介紹一種使用Baldor運(yùn)動控制卡和觸摸屏組成的多軸精密運(yùn)動控制系統(tǒng)方案,該系統(tǒng)具有性能卓越、結(jié)構(gòu)簡單、軟件開發(fā)方便、用戶容易掌握等特點(diǎn)。

系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)為三維運(yùn)動平臺控制系統(tǒng),由BALDORNextMoveES運(yùn)動控制卡、HITECH觸摸屏、3個驅(qū)動器及步進(jìn)電機(jī)組成。該系統(tǒng)在軟件控制下可實現(xiàn)三軸聯(lián)動,如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)運(yùn)動;觸摸屏為輸入、輸出設(shè)備,及可以作按鍵又可以作顯示器。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

運(yùn)動控制卡的特點(diǎn)

所采用的BALDORNextMoveES運(yùn)動控制卡,如圖2所示?？芍С侄S模擬伺服軸和四軸步進(jìn)或數(shù)字伺服,既可以獨(dú)立運(yùn)行,也可以通過串行端口與其它系統(tǒng)交換信息。

NextMoveES的核心為高性能DSP,板載的I/O包括20路數(shù)字輸入,12路數(shù)字輸出,2個12位的模擬輸入和2個12位的模擬輸出。用戶在使用該卡進(jìn)行運(yùn)動控制的同時,可以根據(jù)需要將卡上的I/O口隨意配置為原點(diǎn)、限位開關(guān)或標(biāo)準(zhǔn)的I/O端口,不再需要其它的I/O控制模塊，如PLC、I/O控制卡。

圖2

運(yùn)行控制卡結(jié)構(gòu)框圖

BALDOR卡的Mint運(yùn)動控制語言具有實時、多任務(wù)的特點(diǎn),可以進(jìn)行任意三軸直線插補(bǔ),任意二軸圓弧插補(bǔ)。具有S形加速功能，使運(yùn)動更平滑。還有電子齒輪、電子凸輪和飛剪等控制功能。

用戶可以在Windows開發(fā)環(huán)境下使用VisualBasic,VisualC

，Delphi和LabVIEW等軟件直接調(diào)用MintMT的ActiveX控件。這樣用戶既可以編制完全獨(dú)立的Baldor卡控制程序,也可以編寫上、下位機(jī)控制方式的高級控制程序。

人機(jī)界面：觸摸屏的應(yīng)用

由于BALDORNextMoveES運(yùn)動控制卡板載的I/O只有20個數(shù)字量輸入，用于3個軸的HOME開關(guān)及限位開關(guān)后就已占9個。再占用其它數(shù)字輸入口作為輸入設(shè)備顯然不適宜宜。因此,我們采用HITECH的FWS700T-STN觸摸屏通過RS232串口與BALDOR卡連接,使用HITECH觸摸屏的圖形元件與BALDOR卡中的COMMS數(shù)組進(jìn)行通訊。具體實現(xiàn)方法如下：

·使用HITECH觸摸屏自帶的工具軟件ADP3.2.00繪制界面,其繪制過程十分簡單,只需在根本元件工具欄選中所需要的元件拖入繪圖區(qū)即可,本系統(tǒng)繪制的觸摸屏界面如圖3所示,圖3中有一個程序啟動按鈕和三軸的運(yùn)動位置。

圖3

觸摸屏界面

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定位或剩余力矩：在沒有電流通過繞組時，能使電機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)所需用施加的力矩。驅(qū)動器：一個用來運(yùn)行步進(jìn)電機(jī)的電氣控制裝置。這包括電源、邏輯程序器、開關(guān)元件以及一個確定步進(jìn)速率的變頻脈沖源。動態(tài)力矩：在一定步進(jìn)速率下電機(jī)所產(chǎn)生的力矩。動態(tài)力矩可由PULLIN〔牽入〕力矩或PULLOUT〔牽出〕力矩所表示。保持力矩：繞組在通以穩(wěn)態(tài)直流電時，能使電機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)所需施加的力矩。慣性：物體對加速或減速的慣性測量值。此處用于指電機(jī)所要移動負(fù)載的慣性，或電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣性。線性步進(jìn)增長〔或稱步長〕：轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一個步距角導(dǎo)螺桿所產(chǎn)生的線性行程。最大溫升：由電阻上拉方式?jīng)Q定，電機(jī)安裝在通風(fēng)的環(huán)境中，保持線圈中的電流恒定牽入力矩：必須克服轉(zhuǎn)子慣量的加速轉(zhuǎn)矩，以及加速時固定連接的外接負(fù)載和各種摩擦轉(zhuǎn)矩。因此，牽入力矩通常小于牽出力矩。牽出力矩：電機(jī)在恒速下能夠產(chǎn)生的最大力矩。因為速度不變，所以沒有慣性力矩。同時轉(zhuǎn)子內(nèi)部的動能和慣性載荷使?fàn)砍隽卦龃?。脈沖速率：每秒施加到電機(jī)繞組上的脈沖數(shù)量〔PPS〕。脈沖速率等于電機(jī)步進(jìn)速率。每秒脈沖數(shù)〔PPS〕：電機(jī)在一秒鐘內(nèi)所產(chǎn)生的步數(shù)〔有時稱為“步數(shù)/秒〞〕。這由電機(jī)驅(qū)動器所產(chǎn)生的脈沖頻率所決定。升降速：在電機(jī)不失步的情況下，將給定負(fù)荷從原有的低步進(jìn)速率增加至最大，接著再降低至原有速率的一種驅(qū)動技術(shù)。單步進(jìn)響應(yīng)：電機(jī)進(jìn)行完整的一步所要求的時間。步進(jìn)：電機(jī)每接收一個脈沖時轉(zhuǎn)子的角度。對于直線電機(jī)來說，步進(jìn)為直線距離。步距角：每一步轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)，測量單位為度。每周旋轉(zhuǎn)步數(shù)：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)360度所需要第1頁共1頁的總步數(shù)。力矩與慣性比率：保持力矩除以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量-PAGE1-氣動伺服系統(tǒng)的根據(jù)構(gòu)成有以下幾種方式：〔1〕以氣動伺服閥為控制元件構(gòu)成系統(tǒng)，這種方式性能最好，但由于氣動伺服閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較高、使用條件苛刻，一般的應(yīng)用場合難以接受；〔2〕以氣動比例閥為控制元件構(gòu)成系統(tǒng)，氣動比例閥隨著比例電磁鐵技術(shù)的日益成熟，已出現(xiàn)商品化產(chǎn)品，且價格適中；(3)以氣動開關(guān)閥為控制元件，配合以PWM、PCM、PNM等控制方式構(gòu)成系統(tǒng)，氣動開關(guān)閥本錢最為低廉，因此這方面的應(yīng)用研究比較多。根據(jù)氣動伺服系統(tǒng)按功能一般可分為：(1)位置控制系統(tǒng)(2)速度控制系統(tǒng)(3)力控制系統(tǒng)(4)位置與力復(fù)合控制系統(tǒng)其中，位置控制系統(tǒng)和力控制系統(tǒng)應(yīng)用研究比較多，速度控制系統(tǒng)應(yīng)用研究比較少。上世紀(jì)自90年代開始，直線電機(jī)的驅(qū)動技術(shù)在精密定位領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。特別是隨著對數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)要求不斷地實現(xiàn)高速和超高速化、精密和超精密化，高速反響能力的直線驅(qū)動伺服技術(shù)—所謂的零傳動方式便應(yīng)運(yùn)而生，由于消除了傳統(tǒng)機(jī)械傳動鏈所帶來的一系列不良影響[1]。因而極大地提高了進(jìn)給系統(tǒng)的快速反響能力和運(yùn)動精度，成為新一代數(shù)控機(jī)床中最具代表性的先進(jìn)技術(shù)之一。因此，帶來了一些新問題，現(xiàn)在做初步討論。應(yīng)用中的假設(shè)干問題對模型的根本認(rèn)識直線電機(jī)伺服系統(tǒng)與傳統(tǒng)的“旋轉(zhuǎn)電動機(jī)＋滾珠絲杠〞的進(jìn)給方式相比，雖然消除了機(jī)械傳動鏈所帶來的一些不良影響，但卻增加了電氣電子控制上的難度。在要求高精度、微進(jìn)給的場合，必須站在更微觀的層次上，考慮更多的攝動與擾動等不確定性因素對進(jìn)給運(yùn)動的影響。否那么，零傳動方式將失去原來所希冀的意義。這種機(jī)械上的簡化，導(dǎo)致了控制上難度的增加。因此，必須采用更有效的控制技術(shù)加以解決。在目前的技術(shù)水平條件下，這種“轉(zhuǎn)嫁〞顯然是合理的。用軟件技術(shù)和微電子器件實現(xiàn)復(fù)雜有效的控制算法來取代對精度要求很高而又笨重的機(jī)械部件，以獲得更優(yōu)良的性能，無論如何這是值得的。在考慮直線伺服電機(jī)的控制策略和具體實現(xiàn)方法時，始終不應(yīng)該忘記，盡管模型存在著不確定性，但我們所研究對象的模型框架是根本清晰的，而且對象是一個高精度的快速運(yùn)動系統(tǒng)。直線電機(jī)的特殊問題這里所講的直線電機(jī)，它屬于運(yùn)動控制執(zhí)行部件，而且是作為位置或速度伺服來應(yīng)用的。電機(jī)磁路的物理結(jié)構(gòu)在兩邊端部斷開，形成了一般旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)所沒有的特殊現(xiàn)象——端部效應(yīng)，它作為一個與動子速度和位置有關(guān)的擾動存在，對運(yùn)動性能有顯著的不良影響，這是必須特殊考慮的一個問題。另外，值得注意的一個問題是，直線電機(jī)驅(qū)動是直接驅(qū)動，沒有中間機(jī)械傳動鏈了?？刂葡到y(tǒng)模型的攝動、負(fù)載擾動等不確定因素的影響將直接反映到直線電機(jī)的運(yùn)動控制中，而沒有任何中間的緩沖衰減過程，因此增加了控制上的困難。直線電機(jī)伺服驅(qū)動一般都為全閉環(huán)控制，提高了對傳感器分辨率和反響能力的要求。也給系統(tǒng)的調(diào)整增加了麻煩。此外，對散熱、制動、防塵、隔磁等實際存在的問題也要妥善處理?？刂品椒ㄒ嗅槍π耘c實用性在高精度微進(jìn)給運(yùn)動中，必須站在更高的層次上，考慮到一些更細(xì)微的干擾因素對伺服性能的影響，必須采取有效的措施抑制這些擾動。在選取控制方法，基于對對象模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)根本清晰的認(rèn)識，又要考慮它存在著模型攝動、負(fù)載擾動等未知的不確定性因素對系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗擾動能力的影響。與此同時，必須從直線電機(jī)伺服系統(tǒng)是一個具有高度快速的動態(tài)系統(tǒng)這一具體對象的特性出發(fā)，不可能在幾十毫秒的起動或制動過程中以及更為短暫的動態(tài)調(diào)節(jié)過程中，實現(xiàn)十分復(fù)雜的控制算法。這就是要求針對產(chǎn)生擾動的不同原因的特殊性，以相應(yīng)見長的控制策略對付之。伺服系統(tǒng)第一重要的性能就是對其指令的跟蹤能力。在理想情況下，輸出能無延遲、無超調(diào)地跟蹤輸入指令的變化。一個成功的控制策略，必須針對具體對象的特點(diǎn)，滿足主要功能要求的同時，兼顧跟蹤能力和抗擾動能力。現(xiàn)在所研究的控制方法很多，在理論和實驗研究上有許多文章發(fā)表于刊物，但見諸成功應(yīng)用于實際產(chǎn)品的，根本上都是以零、極點(diǎn)配置的PID和前饋控制為根底的控制方法，形式上完備的現(xiàn)代控制方法和耗時費(fèi)力的智能控制尚未在實際產(chǎn)品中應(yīng)用。旋轉(zhuǎn)電機(jī)還是唱主角雖然直線伺服電動機(jī)驅(qū)動裝置具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，先進(jìn)國家在數(shù)控機(jī)床等方面已得到了成功的應(yīng)用，成為新一代數(shù)控機(jī)床的代表性技術(shù)并將越來越普及，但這并不意味著它能完全取代旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動方式?？梢灶A(yù)料，在今后相當(dāng)長的一個時期內(nèi)，大量應(yīng)用的還將是旋轉(zhuǎn)電機(jī)與滾珠絲杠相結(jié)合的傳動方式。一方面這是因為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動方式也在改良，其快速性和精度在不斷提高;另一方面旋轉(zhuǎn)電機(jī)在價格上具有很強(qiáng)的競爭優(yōu)勢。機(jī)床已適應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的傳動方式，無需變動機(jī)床結(jié)構(gòu)，它也不具有直線電機(jī)傳動方式所存在的那些缺點(diǎn)。魯棒性設(shè)計與H∞控制不確定因素對于直線驅(qū)動電機(jī)來講是十分敏感的。這是因為直線電機(jī)實現(xiàn)直接零傳動方式，負(fù)載側(cè)的任何變化都直接反映到電機(jī)的運(yùn)動控制上。沒有經(jīng)過象滾珠絲杠那樣機(jī)械運(yùn)動變換與減速作用衰減負(fù)載側(cè)的干擾，這相當(dāng)于降低了系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性和魯棒性能指標(biāo)。因此，有必要更加重視系統(tǒng)的魯棒性問題。負(fù)載側(cè)的干擾主要有:端部效應(yīng)引起的推力變化，運(yùn)動導(dǎo)軌的非線性摩擦，低速的蠕動爬行運(yùn)動，負(fù)載阻力大小和動子質(zhì)量變化，與運(yùn)動速度相關(guān)的粘滯摩擦系數(shù)變化等。此外，與旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣，直線電機(jī)本身參數(shù)的變化，也會引起模型的攝動。由此可見，直線電機(jī)在控制上要比旋轉(zhuǎn)電機(jī)困難得多，具有更強(qiáng)的不確定性威脅著系統(tǒng)工作可靠性，在設(shè)計時必須要認(rèn)真考慮，防患于未然。解決這個問題的方法就是要進(jìn)行系統(tǒng)的魯棒性設(shè)計。所設(shè)計的名義系統(tǒng)當(dāng)然應(yīng)該是穩(wěn)定的，但攝動后的實際系統(tǒng)是否仍能保持穩(wěn)定就不一定了。一個穩(wěn)定系統(tǒng)的名義系統(tǒng)在攝動下仍然能保持其穩(wěn)定性的能力，稱為這個系統(tǒng)的魯棒性。魯棒性是一個統(tǒng)稱，最根本的可分為穩(wěn)定魯棒性和品質(zhì)魯棒性，前者指系統(tǒng)在攝動下保持穩(wěn)定的能力，后者指保持其品質(zhì)指標(biāo)的能力。顯然，魯棒性是控制系統(tǒng)的一項重要性能指標(biāo)。經(jīng)過20多年的研究和開展，魯棒控制理論得到了長足的開展。尤其以H∞控制理論為突出代表，在設(shè)計控制器中得到了很好的應(yīng)用。從廣義上講，系統(tǒng)的不確定性按其結(jié)構(gòu)分為兩類:其一，不確定性結(jié)構(gòu)未知，僅知不確定性變化范圍(結(jié)構(gòu)不確定性);其二，不確定性結(jié)構(gòu)，存在著參數(shù)變化(參數(shù)不確定性)。第一類不確定性魯棒控制的研究導(dǎo)致了H∞控制理論的產(chǎn)生和成熟，第二類不確定性的魯棒控制研究導(dǎo)致了參數(shù)魯棒控制理論的開展。H∞是一種范數(shù)的表示方式