数控转台国内外研究现状综述制造业是整个国尺经折申的支tt产业.艮水平宜接怵现了一个国家的生产力水1r而装笛制造观是制遣业的核心.最能体现笹个尺彖綜合制造能力的高低. 荐密数控机床星装舔制造业的重娶组成部分，是军事、进船、电子电力、航空s 工程机械、石油化工奪行业发展的关键设备。
电是国内大多数数控桩床厂家尘产的都是中低端机乐，对F高精度及特殊数控机床严重依赖于从国外引进-同时，国内敷控机康在技术上峡乏自主創»i・W>A-ff竞争力品牌的数控sa,导敎数控机垛杼业发展比牧缓慢.因此.有必藝将一些先进技术应用到数控机床制遗上，能极大奥高数揑机床的整体性能和加工产話质堆・曲着数捽机床的发股•大型的数控转台在蜒床和加工中心应用得越来越广泛. 对于复杂空间曲閒零件，如叶轮叶片的毓削柱往还需婪轉台参与播补轴的联动* 奚现频繁的正反转仪梢准的位覽闭环控制.但是大型的数控转台的控制系统绍拘申存在很渺的非线性环节+如弄级齿轮佟动的何腺及谋差、席撮力矩等等・对系统的静动恵特件产出巨大的影响.由于各种IE綫性环节的存在，数控转育的拎制精度和运动平穏性很难提高,因此消除数控转台档动申非线性坏节的膨响，提寫其静动态响应特性的要求是很筑切的°要尖现数控转台高精度的控制’首-姜条件是必须具备离性能的伺眼系统+數控转台只有真有高定位特度、高抗干扰性r 响应速度及高稳定性的恫胭案统.才能虚保证蒂淮可耗的位置控制，应用在大功率场合的数控转台还需尺备平稳输岀低速大扭矩的能力样在数控机味伺服駅动系统中•为了菽得低遠大扭矩的输出能力，经常買在电机和負战Z 间加入黄轮减逵箱.在减遽箱的鲨配过程中，人为预留一定同隙来满足齿轮间形成油膜润滑层。
而正是因为这些齿轮间的间隙.何服驱动系统性陡急遠下降°为了碱少齿跟善非线性因盍带來的崽响.人们从机械结构、何胆控制结构、控制方法等方而进行了大址有盍义的摄畫和研究.直接駆动口】可以避免齿轮驱豹系统中的齿原、摩撩等卄线性问题”但是由于成本控制、机械结构、驱动力矩等原因，齿轮传动坯是较妤的选样*齿標的存在能保证适肖的润滑湘膜“带走干摩擦过粽中产生大曲的热，提高齿轮的使用莽命. 在一般的传动机构中.诲瞭对控制影响并不明望.但腿在崗靜度的数控荐台控制中F频需换向将带來位置偏差以及伺脈系统闭环振荡，且趙调量人，恢复到稔态的时何较长・总而苜乙齿轮减速箱齿陳的存在，形成的齿间润淸泊膜可以减少传动摩攥* 降低齿轮传动囁畜,但是宙于J5祁在.严重影响控制系统的动态特性和定位精度" 如果间服系貌聽将难以消除的齿轮间瞩加以调艷和控制.碱少其带来的换向也置误差和传动溟差.嘶定能提髙词服控制系统的动态响应特性和植宦性B用立将11岛IS度数控转台双电机驱动票统为背最’对实际转自同庭驰动系统崔之数孕模St采用件坯的汝Hi机何服竖动控制算法，并进抒转台控制系统仿真与分析，对转台控制系统的的开发和应用具有十分氫要的意文.机械传动机构几乎衽所有的工业休系中祁痔到了广泛的应用,其生餐组成为原动机、传动机构和执行机构.原动机是机械系统的动力提供闸分，执行机构足机械亲统的功般部分，挨动机构楚根据执行机构的功能要求.将原动机的动力通过恃定的结构输送给执行机构来完成所需的功能。
I®着H益高涨的零部件加工T 艺要求.高速商荊爲效的机械系统应f大第所需°机械件动系统有带传动、链传动及各种齿轮传动零传动方式.其中齿轮便动输出扭矩人、使用方梗及件动速度平稳成为了机械传动的首选，从而加强对机械传动结枸中齿轮传动的研究，能械著挺髙数控转台的速度稳定性和定位精度•随着工业控制中需嬰越来越名的趨大型机械设备，从而需耍大型数控转台对其进行加工和检测.必然需宴販动机提供足够大的驱动力矩，但是作为原动机类舉Z—的电机*单就从取轴输出扭矩来看，还难以满足工业过程的应用鑿求.又因此按胞机械系统的常规方袪，需要在擬胡机和孰存机构叩间加入减連机构来获得所需的大力矩.在机拢系统的传动机构中，存在各种各样的帶线性因索，如齿轮间隙、摩擦駆熱和死区效应&打等.直接降低了伺嵐骊动系统的动态响应帯度和稳定性.崔上述的#种非线性影中IS索中，齿隙作为典型的非线性问题，众多学者从未创断过对其控制性能的研究"齿隙能形成齿轮何润带油膜、减少摩按利掘动噪音，但足同样也障低了伺服控制系统的动态性胧.菊了齿轮能够顺利瓏合传动，预留的齿隙大小往往无法进行楕确调整和控制'并且随若不新变化的载荷作用下出现不同程座的磨损而増大.曲子齿隙的菲践性影响*伺服驱动奈统控制更为复杂，还出现了速度冲11*闭环报躅和栓定性降低等现彖.在髙精度数控转台控制中，需耍驰动元件提供低速大扭矩afrffiffi的定他和谡差控制【“】.但是•般的电机驱动只具备高速小扭锤矩.而负质对象數控转台需要的足低速大转矩，因此必须加入减迷结构进行速度和扭矩的变换。
为了消除减遼结构中齿隙肉执行机构频靈换向造成的位置误差，比较可行的措施就危采用双电机伺服驱动.通过采用台适的电气控制方法进行消隙〜其实现方法就是采用阿套克全相同的减堪结构齿轮与转台主轴大齿轮相反的齿面啮合，转台大齿轮在作用方向拥反的力矩作用匚不能随意在传和齿隙中摆动.从向实现无谍塞借动* 122含齿隙非线性因素伺服驱动系统的研究现状从上个世紀开蛤，人们就开焰对齿轮伐功结构的齿隊菲线性系统开展大呈的研究与探索I从不同的垃计和挖制角度捉出了各种8■样的消除芮蹴方寰・口前，最主要的两种就是眾用机械消晾和电气拧制消腺猱处弼，齿轮传动结构中的齿隙非鏡性问题"常用的机戚潸隙方法⑺包括双斜齿轮消隙、凿轮中右距调整消除f烈鏈加毀戏片齿轮泊隙、观甥杆消隙、陳擦消陳答方法*下面简要描述下前三种消陳方注。
双斜齿轮消瞰方法通过在同轴的两个劇齿轮朧加轴向力「使作JH衽观唇轮两髓的齿轮览主矗向偏移*从仙在齿条上巔囁不同的齿面.达到间陳消除的冃的，主奧用在传动惜度要求低的场合.齿轮中出韭调方法中—对齿轮副因定一个齿轮，另一个齿轮左一眾范国内可调，在装配时调蹩两苗轮中心轴线间距，消除齿轮呱合阖隙后再固定两个齿辂。
苗轮屮心距可以週幕两齿轮阖的中心距课差和炼个齿轮的齿厚視差，但对僞心别起的泯差补偿无效.弹黄血蝦狀片齿轮消隙的摹木原理是利用扭力弹貧连搖需耍调节埼陳的两齿轮.通过调盤弾貧力来获得不同程度的齿限，使两个齿轮的两（H分别骷合在大竝轮的两面+达到消隙的日的，谖方注在一些楮密的数控转台中用用广泛。
机挾消隙的方法设计亘亲，在传动力矩较小的情况下适合使用.对于输出大州範和何賢犢度娶求高的场合，其稳定性和传动蒂度都鞍逹.机械常隙只能消除齿轮传动间隙.对于传动机构中的其他间障无法消除、适应廁较窄.电气消隙主樊是通过慕电机在负戏机构中腿加偏泄力矩柬消除齿轮闸隙师椁动机构中的其他非线性羽响因累.人怕对歯隙非线性对传动机构的胧响和控制方面进厅了大母的理论研究*翅是有驴仅仅是理论上的分析’晏将其转换为应用有一定的难度令井比，由于齿隙非线件的影响開素较客’分析往徒艮是针对其中一种罢响闵素，如只考球齿隙或廉擦等.只有空数文献同时分析了两者同时存在如何控制的间踊.由F单电机消隙难度比较大且穂定性差”因此国内外的文就大多将荐力点放在礙电枫或芳电机同歩消隔方面，下面就当丽収得的一弐相先成呆竝行阐述.R,3.Bapbo S a等血播述了一种经典的齿晾迟滞模罄，该橈型将负疲議的转动橫量转换到歯轮机构輸入躺*再将倏算后的齿轮迟湍摸壁加鞍到齿艳结构辙出端= 由于该齿隙模型没有考电齿轮间的矗攫损RSEft,貝能称上为静态模型.同时復文还研究了宙隙动态模型，根握能量寻恒罡律建立齿轮速鹿方程.从仙确定最大转动連底的阀恒・K. Menon等曰同时右虑了在低魂情况下的非线性问題「通过判斷主动轮和賊动轮的哺合狀态来确定0!用何种控制貶菇，当柬合无间I®时采用PD 控制甌法#当两音之间岀现间晾时采用丽锁揑制算法，并在实验申验证了控制第略切换前合理性再Hl Yotigli等〔回建嵌了苗跟的迟滞榄犁并设计了一种控制算法. 速腔制算法分两歩进行，首先利垢損型枷步消除齿際菲线性的亳响.然后再通过ADRC进--步更犒确地消除世轮机构余隙.陈庆伟零〔小在大型雷达转台驱动控制系统中采用施加偏胃力距的电气消晾方法，便主从两个齿轮在大轮的两侧緊密啮合.从而大轮在諦止剰运动及换向过程中不僉出现空稈来消除齿隙。
控劃方戍为主电机输出电流挖制莹給从牡机的电流坏，井反绩主动电机速度差，避免出现速度差提荡~赵国锋馨（也时戒电机驻动齿轮施加傾置力矩' 來用反步控制策略。
该控制器可以跟髓输入借号’但需摄计算的数籍量校人，难以在絵控制器上集陽, 且加匝了何腮邹动系统的蔓杂程度和陆低了英穂宦性利控制構度■ Cadiou季根粥主从动轮所霸转矩兀小*披黒-崔向分比施加偲置涓晾转矩*并井析達度与加速度肿数学关荼.可以庄控制器上实理齿駅消除*该控制算法相对于恒定转矩消隙”猛少了偏置转葩的能最,井町以棍据荻鎰情况实时调整，不失为一种好的控制算怯，和雒礼等1切采用臼适应的驱动系统数学槌塑，曲以在线实现速度修训，并尿用神汗M络及F【D共同控制的g合控涮簾畸前方A调整输岀电压.消除T尢部7：齿原晁.Me^iiki ^tli］设计了齿晾靡擦补楼欖犁的控制算法「井逬行了系揍型的仿真和分析.齿療井线性采用的是死区模型.井将直近似处理成最小郴位环节，与实际贴合比较紧密才而且生仿真中验证了近似处即的最<1、相便死区模里十賢百熾口 C.W.Tao 齿隙非载性问删摊出了欖糊控制第法.对齿馴搜型前擊数变化不敏櫛*但星能槻大提高駆动系统的稳定性利减少系统振翡・載天华I®时职电机驰动伺嵐系统进行理论分析与总结.建立了消晾駅动®®.L.T.A4uilar 等31采用Lyapunov方法分析了齿隙非线性系统的穩定性，将死区棧型近似为最小相位系统，提高了系统在负载短的稳粽性，械少了负载端的外部干拥振§5fl i>irk Geblcr駅呦针对齿陳同魅噩用单此机进行控制*井刑用系统辨识的方社设计了控制算法.在建渤方向变换时，采用BANG-BANG,F时间毘优的控制寡法，避免了齿轮换向逑程中的碰憧与振荡”具有一定的应用价價。
K. Menon等【绚采用前绩控制算法和PID控制算法相结合的方式，甘对数控机床腿动系统的传动间隙设计了前懺控制器和时间最优控制器■梁任等I川采用R-H方法和描述曲数法对齿際耶线性问軀进厅分析.确保血隙控制系统速度过渡平稳.P.RO5TALSKI導旧喋用预测齿轮换向遽度的方袪，控制齿隙驱动系统.确探建/E和加遽度桎合理的范圉内，不至于造成乘统振荡・总而言之，上述文献对齿際非蜒性的各个方面都进厅了大量的研究与宾轅. 尤其是在齿除非线性園素的迟滯模型和弹性死眩模犁上的硏究很多，提出『大暈有应用价值的理论和控制策略.但是対齿隙非线性问題进厅缘含研究的还不事，主聲是对齿隙非线性问題的认识还不嫁深入，模型建立或冬或少采用了近似的方法建立丁近的齿隙数学模型.L2.3双电机同步驱动控制算法的研究现状陆著现代工业的发展需要，数控转台的申削机无沐提供足堀大的力矩去呃动转台.而且在大功率场合骡动大型对称负载时造成负载两竭驰动力不平容龄因此弯曲和变形峙而双电机驰动系统可以同时解決低連大力建和负载端驱动不平衡的问題'贱为了大型高精度数控转台的首选方式》通过合理地设计或电机控制器的结构和控制算法可以实现墾动乘统响应速度快」运冇稳定性高.井且能洎除樓动申的倒熱获再髙精度的廻度和检置控制.众多学者对取电机同步研究涉及系统数据述楝、动力学井析r畀法研究及应用證制等方面■目前采用机械方式和电气方式址取电机同步驱动策略中常用的两种方式中机械方式主要杲利用传统的传动机构来实现力矩和功率的传遗，而电气上需要设计相应的同步控制算袪，对力葩和速度等萊统酸数进行调整和控制实现同歩运动。