【正文】 定的z軸開(kāi)環(huán)控制模型為：。這歸功于H∞控制設(shè)計(jì)中的雙重積分作用。在z軸，H∞控制器相比PID控制器具有明顯優(yōu)勢(shì)?？紤]到了為了從控制系統(tǒng)中得到及時(shí)的反應(yīng)，一些超調(diào)量可以是合理的，H∞控制的階躍響應(yīng)結(jié)果是可以接受的。鑒于復(fù)雜的控制結(jié)構(gòu)未必意味著更優(yōu)的表現(xiàn)，我們只考慮在z軸加入干擾觀測(cè)器。另一途徑為實(shí)時(shí)的準(zhǔn)確的估測(cè)輪廓誤差并對(duì)它們進(jìn)行控制。同時(shí)我們介紹了為這臺(tái)三軸銑床設(shè)計(jì)的數(shù)控系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)1. Liu, X., Devor, R. E., Kapoor, S. G. and Ehmann, K. F.,《微尺度機(jī)械加工：當(dāng)前科學(xué)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的評(píng)估》，制造科學(xué)期刊。在我們的三軸銑床中，前饋控制并未顯著減小輪廓誤差的最大峰值，而交叉耦合控制則坐到了這一點(diǎn)。輪廓誤差可以直接描述尺寸精度。4．3干擾觀測(cè)器在直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，由于沒(méi)有齒輪的減速作用，負(fù)載的抗干擾能力不強(qiáng)，因此設(shè)置一個(gè)干擾觀測(cè)器可以很方便的增強(qiáng)抗干擾能力。通過(guò)式（8）和（9）得出的卷積結(jié)果可以很容易的通過(guò)FIR濾波器實(shí)現(xiàn)。這個(gè)誤差是由于y軸的汽缸抵消了重力在y軸的作用而引起的。典型的反饋靈敏度函數(shù)S（s）是參考信號(hào)r（t）到控制誤差信號(hào)e（t）的傳遞函數(shù)，即e（t）=S（s）r（t）。從實(shí)驗(yàn)頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)中獲得了控制設(shè)計(jì)的開(kāi)環(huán)對(duì)象模型。開(kāi)發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)的伺服控制回路采用的采樣率為2000Hz。圖5展示了開(kāi)發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)的圖形用戶界面和它的簡(jiǎn)要介紹。工作臺(tái)下方還設(shè)有一個(gè)小型切削力測(cè)力計(jì)，用于監(jiān)控切削過(guò)程。其中一部分是運(yùn)行于微軟Windows系統(tǒng)下的圖形用戶界面，另一部分是負(fù)責(zé)插入命令和執(zhí)行實(shí)時(shí)伺服控制的DSP程序。其一為運(yùn)行于微軟windows系統(tǒng)下的圖形用戶界面程序，另一為固化于內(nèi)嵌TI TMS320C6701芯片的DSP板中的DSP程序。數(shù)控系統(tǒng)中包括一個(gè)G碼翻譯器，可以實(shí)時(shí)的翻譯和添加一系列基本的G碼和M碼。兩部分通過(guò)一個(gè)雙口RAM（隨機(jī)存儲(chǔ)器）相互傳輸數(shù)據(jù)。圖2是這臺(tái)三軸銑床的圖片。圖形用戶界面系統(tǒng)的一個(gè)主要功能是圖5右下角的3D繪圖窗口。DSP程序從循環(huán)緩沖區(qū)中讀取一行G代碼并計(jì)算連續(xù)兩行G代碼畫(huà)線所成的角度。通過(guò)一個(gè)使用正弦掃頻方法產(chǎn)生固定振幅不同頻率的正弦波的動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀測(cè)量其頻率響應(yīng)。為了比較所設(shè)計(jì)的H∞控制器和PID控制器的跟蹤性能，輸入一個(gè)振幅固定頻率不定的正弦波作為指令信號(hào)，測(cè)出相應(yīng)的誤差信號(hào)，將振幅與頻率之比描點(diǎn)作圖于圖8。為了減少y軸在0度左右的誤差，插入了一個(gè)前饋控制器。針對(duì)x軸設(shè)計(jì)的H∞控制器如之前所述。上述z軸的H∞控制器在低頻率范圍具有高增益，對(duì)參考命令能進(jìn)行快速響應(yīng)。為降低輪廓誤差，我們采取了兩個(gè)主要途徑。5．總結(jié)本論文介紹了一臺(tái)三軸桌面式銑床和其配套數(shù)控系統(tǒng)。Vol. 126, No. 4, pp. 666678, 20042. Zhou, K., Doyle, J. C. and Glover, K.,《魯棒控制與最優(yōu)控制》，普倫蒂斯霍爾，19963. Singh, T. and Singhose, W.,《操縱柔性結(jié)構(gòu)的輸入整形與時(shí)間延遲教程》美國(guó)控制協(xié)會(huì)出版社，Vol. 3, pp. 17171731, 2002.4. Kempf, C. J. and Kobayashi, S.,《直接驅(qū)動(dòng)高速定位工作臺(tái)的干擾觀測(cè)器與前饋控制設(shè)計(jì)》，IEEE控制系統(tǒng)科學(xué)協(xié)會(huì)，Vol.5. Tomizuka, M.,《數(shù)字控制的零相位誤差跟蹤算法》，動(dòng)力系統(tǒng)，測(cè)量和控制期刊，Vol. 109, No. 1, pp. 6568, 19876. Koren, Y. and Lo, .,《制造系統(tǒng)的交叉耦合雙向電腦控制》，動(dòng)力系統(tǒng)，測(cè)量和控制期刊，Vol. 102, No. 4, pp. 265272, 1980.7. Erkorkmaz, K. and Altintas, Y.,《數(shù)控機(jī)床的高速輪廓控制算法》，ASME動(dòng)力系統(tǒng)和控制部出版社，Vol. 64, , 1998.8. Bae, . and Chung, .,《使用交叉耦合控制器的雙軸伺服控制系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整》，KSME期刊，Vol. 30, No. 10, pp. 12091218, 2006。通過(guò)有限元分析和沖擊錘試驗(yàn)，我們驗(yàn)證了這臺(tái)機(jī)床有良好的結(jié)構(gòu)剛度和高固有頻率。這一部分包括前饋控制和抗干擾技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)于x軸和y軸，簡(jiǎn)單的PID控制器在抗干擾方面就起到很好的