6-PUS并聯加載機構模糊PID力控制系統設計*

樊 銳，劉力軍，王 丹，郭江真

（北京航空航天大學機械工程及自動化學院，北京 100191）

樊 銳

北京航空航天大學教授，博導。主要研究方向為數控技術、傳感器技術、機電控制及自動化等。1992年起參與組織International Conference on the Progress of Cutting Technology（加工技術進展國際會議），歷任秘書長、副主席、主席。

可靠性是指“產品在規定條件和規定時間內完成規定功能的能力”[1]。機床可靠性試驗是機床可靠性保障的基礎工作。很長一段時間內，機床可靠性分析的主要信息來自于機床客戶在使用過程中的數據反饋，這種方法耗時、低效，且難以控制試驗條件。與之相比，試驗臺測試可以進行主動激發試驗，效率高，條件易控制，是機床可靠性試驗的重要發展方向[2]。試驗臺試驗的關鍵問題是加載機構的設計，機床加工過程中主軸受力復雜，往往是多維力的共同作用，為了使試驗臺模擬的加工受力狀況與實際加工過程相似，采用的機構需要具備輸出多維力的能力。本課題研制的6-PUS并聯機構，結構緊湊，剛度大，且能輸出多維力，能夠滿足機床主軸的可靠性試驗要求，適合作為加載機構對機床主軸進行加載。

6-PUS并聯加載機構實現對機床主軸加載的難點在于力控制器的設計。一般情況下，控制器的設計首先要建立系統的數學模型，然而對于非線性強的系統往往很難建立其數學模型或者很難建立精確的數學模型，并且很多系統參數無法確定。對于某些系統簡化的線性方程很難代表系統的實際情況[3]，浙江大學王宣銀試驗室研制了并聯六自由度電液伺服機構，以PID控制器實現了一維力的加載[4]；……