РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ФРЕЗЕРНОГО СТАНКА

Аннотация

В статье рассматривается имитационная модель для фрезерного станка НФ-630 (вертикально-фрезерный с крестовым столом, с ЧПУ или в модификациях типа НФ-630М). Было построена в MATLAB/Simulink, чтобы понять, как на самом деле ведут себя оси X и Y при позициониро-вании и контурной обработке — то есть, когда обе оси двигаются одновременно. Основной упор сделан на электромеханические приводы, взята реальная модель сервоприводов подач, где учтены инерции роторов и столов, упругость в винтовых парах или ремнях, трение — и вязкое, и сухое с зоной нечувствительности, плюс жёсткие ограничения по току, моменту, скорости и даже по рывку, чтобы не было резких скачков. Была собрана классическая каскадную структуру: внутренний контур тока, потом скорости, внешний — положения. Всё на ПИД-регуляторах, без особых изысков, но добавили feedforward по скорости и ускорению, а также простые методы координации осей — чтобы уменьшить контурную ошибку (когда траектория получается не кругом, а эллипсом или с «выпячиванием») и рассогласование между осями по времени. Модель позволяет имитировать разные режимы: плавные разгоны/торможения, резкие изменения нагрузки, круговую интерполяцию на разных скоростях, линейные проходы и даже часть 3D-траекторий. Параметрический анализ был сделан довольно подробно, то есть при разных Kp, Ki, Kd в разных контурах, исследовалось как влияет полоса пропускания, компенсация трения, ослабление жёсткости положения. Это дало нам в итоге возможность правильно подобрать коэффициен-ты, особенно включить хороший feedforward и не задирать слишком сильно пропорциональную часть в положении, то динамические ошибки падают заметно — в наших расчётах от 40 до 60 % в зависимости от траектории и скорости. Колебания от упругих связей почти исчезают, движение ста-новится гораздо ровнее, при этом время отработки не меняется.