[article] in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 3 (Septembre 2004) . - 547-557 p. | Titre : | Perfectly Matched Feedback Control and Its Integrated Design for Multiaxis Motion Systems | | Titre original : | Commande Parfaitement Assortie de Rétroaction et son Conception Intégrée pour les Systèmes Multiaxes de Mouvement | | Type de document : | texte imprimé | | Auteurs : | Syh-Shiuh, Yeh, Auteur ; Pau-Lo, Hsu, Auteur | | Article en page(s) : | 547-557 p. | | Note générale : | Génie Mécanique | | Langues : | Anglais (eng) | | Mots-clés : | Système à hahe multiple OPération à vitesse réduite Commande de réroaction Système multiaxe Poteau zéro Réponse dynamique | | Index. décimale : | 629.8 | | Résumé : | For motion systems with multiple axes, the approach of matched direct current gains has been generally adopted to improve contouring accuracy under low-speed operations. To achieve high-speed and high-precision motion in modern manufacturing, a perfectly matched feedback control (PMFBC) design for multiaxis motion systems is proposed in this paper. By applying stable pole-zero cancellation and including complementary zeros for uncancelled zeros for all axes, matched dynamic responses across the whole frequency range for all axes are achieved. Thus, contouring accuracy for multiaxis systems is guaranteed for the basic feedback loops. In real applications, the modeling error is unavoidable and the degradation and limitations of the model-based PMFBC exist. Therefore, a newly designed digital disturbance observer is proposed to be included in the proposed PMFBC structure for each axis to compensate for undesirable nonlinearity and disturbances to maintain the matched dynamics among all axes for the PMFBC design. Furthermore, the feedforward control loops zero phase error tracking controller are employed to reduce tracking errors. Experimental results on a three-axis CNC machining center indicate that both contouring accuracy and tracking accuracy are achieved by applying the present PMFBC design.
Pour des systèmes de mouvement avec les haches multiples, l'approche des gains assortis de courant continu a été généralement adoptée pour améliorer l'exactitude contournante sous des opérations à vitesse réduite. Pour réaliser le mouvement de précision à grande vitesse et élevée à la fabrication moderne, on propose une conception parfaitement assortie de la commande de rétroaction (PMFBC) pour les systèmes multiaxes de mouvement en cet article. En appliquant l'annulation stable de poteau-zéro et en incluant des zéros complémentaires pour uncancelled des zéros pour toutes les haches, des réponses dynamiques assorties à travers la gamme de fréquence entière pour toutes les haches sont réalisés. Ainsi, l'exactitude contournante pour les systèmes multiaxes est garantie pour les boucles de rétroaction de base. Dans de vraies applications, l'erreur modelante est inévitable et la dégradation et les limitations du PMFBC modèle-basé existent. Par conséquent, un observateur numérique nouvellement conçu de perturbation est proposé pour être inclus dans la structure proposée de PMFBC pour que chaque axe compense la non-linéarité indésirable et les perturbations pour maintenir la dynamique assortie parmi toutes les haches pour le PMFBC conçoivent. En outre, l'erreur de phase zéro de boucles d'avertissement de feedforward dépistant le contrôleur sont utilisées pour réduire des erreurs de cheminement. Les résultats expérimentaux à un centre d'usinage de commande numérique par ordinateur de trois axes indiquent que l'exactitude contournante et l'exactitude de cheminement sont réalisées en appliquant la conception actuelle de PMFBC. |
[article] Perfectly Matched Feedback Control and Its Integrated Design for Multiaxis Motion Systems = Commande Parfaitement Assortie de Rétroaction et son Conception Intégrée pour les Systèmes Multiaxes de Mouvement [texte imprimé] / Syh-Shiuh, Yeh, Auteur ; Pau-Lo, Hsu, Auteur . - 547-557 p. Génie Mécanique Langues : Anglais ( eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 126 N° 3 (Septembre 2004) . - 547-557 p. | Mots-clés : | Système à hahe multiple OPération à vitesse réduite Commande de réroaction Système multiaxe Poteau zéro Réponse dynamique | | Index. décimale : | 629.8 | | Résumé : | For motion systems with multiple axes, the approach of matched direct current gains has been generally adopted to improve contouring accuracy under low-speed operations. To achieve high-speed and high-precision motion in modern manufacturing, a perfectly matched feedback control (PMFBC) design for multiaxis motion systems is proposed in this paper. By applying stable pole-zero cancellation and including complementary zeros for uncancelled zeros for all axes, matched dynamic responses across the whole frequency range for all axes are achieved. Thus, contouring accuracy for multiaxis systems is guaranteed for the basic feedback loops. In real applications, the modeling error is unavoidable and the degradation and limitations of the model-based PMFBC exist. Therefore, a newly designed digital disturbance observer is proposed to be included in the proposed PMFBC structure for each axis to compensate for undesirable nonlinearity and disturbances to maintain the matched dynamics among all axes for the PMFBC design. Furthermore, the feedforward control loops zero phase error tracking controller are employed to reduce tracking errors. Experimental results on a three-axis CNC machining center indicate that both contouring accuracy and tracking accuracy are achieved by applying the present PMFBC design.
Pour des systèmes de mouvement avec les haches multiples, l'approche des gains assortis de courant continu a été généralement adoptée pour améliorer l'exactitude contournante sous des opérations à vitesse réduite. Pour réaliser le mouvement de précision à grande vitesse et élevée à la fabrication moderne, on propose une conception parfaitement assortie de la commande de rétroaction (PMFBC) pour les systèmes multiaxes de mouvement en cet article. En appliquant l'annulation stable de poteau-zéro et en incluant des zéros complémentaires pour uncancelled des zéros pour toutes les haches, des réponses dynamiques assorties à travers la gamme de fréquence entière pour toutes les haches sont réalisés. Ainsi, l'exactitude contournante pour les systèmes multiaxes est garantie pour les boucles de rétroaction de base. Dans de vraies applications, l'erreur modelante est inévitable et la dégradation et les limitations du PMFBC modèle-basé existent. Par conséquent, un observateur numérique nouvellement conçu de perturbation est proposé pour être inclus dans la structure proposée de PMFBC pour que chaque axe compense la non-linéarité indésirable et les perturbations pour maintenir la dynamique assortie parmi toutes les haches pour le PMFBC conçoivent. En outre, l'erreur de phase zéro de boucles d'avertissement de feedforward dépistant le contrôleur sont utilisées pour réduire des erreurs de cheminement. Les résultats expérimentaux à un centre d'usinage de commande numérique par ordinateur de trois axes indiquent que l'exactitude contournante et l'exactitude de cheminement sont réalisées en appliquant la conception actuelle de PMFBC. |
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