基于电流信息的机床传动系统监测与诊断.pdf

第 5期 2 0 1 1年 5月 组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术 M o d ul a r M a c h i n e To ol Au t o ma t i c M a nu f a c t u r i n g Te c h ni qu e NO ． 5 M a y．2 01 1 文章编号 1 0 0 1 2 2 6 5 2 0 1 1 0 5 0 0 6 4 0 4 基于 电流信息的机床传动系统监测与诊断 木 刘 飞 ， 梁 霖 ， 徐光华 ， 黄付 中 ， 周孜 亮 1 ． 西 安交通 大 学 a ． 机械 工程 学院 ， 西 安 7 1 0 0 4 9 ； b ． 机 械 制 造 系统 工 程 国家 重 点 实验 室， 西安 7 1 0 0 5 4 ； 2 ． 大连 机床 数控 股份 有 限公 司技 术 中心 ， 辽 宁 大连 1 1 6 6 2 0 摘要 针对 数控机 床 传动 系统缺 乏有效 的监测 诊 断手段 ， 利 用驱 动伺服 电机 电流信 号 的 高信 噪 比 、 易 于测 量 、 不 受 系统结 构影响 的 特 点 ， 提 出了基 于伺服 电机 电流 信 号 的机 床 传 动 系统 监 测诊 断方 法。 在 分析 传动 部件 对伺服 电机 电流 信 号影 响规 律 的基 础 上 ， 讨 论 了电机 电 流的循 环 自相 关 解调 技 术 ， 设 计 开发 了相应 的监 测诊 断 系统 。为保 障数控 机床运 行 的稳 定性 ， 促进 监 测诊 断技 术 的进一 步发展 具 有重要 的 意义 。 关键 词 数 控机 床 ； 电机 电流 ； 传 动 系统 中图分类 号 T H1 6 5． 3 ； T N 9 1 1 ． 7 2 文献标识 码 A M o ni t or i n g a nd Di ag n o s i s o f M ac hi ne To o l Dr i v e S y s t e m Ba s e d o n M o t o r Cur r e nt S i g na l LI U F e i ’ ，LI ANG Li n ，XU Gua n g h u a ，HUANG F u z h o n g ，ZHOU Zi l i a n g 1 a ． S c h o o l o f Me c h a n i c a l En g i n e e r i n g，Xi ’ a n J i a o t o n g U n i v e r s i t y ，X i ’ a n 7 1 0 0 4 9，C h i n a ；1 b ． S t a t e K e y La b o r a t o r y f o r Ma n u f a c t u r i n g S y s t e ms En g i ne e r i n g， Xi ’a n J i a o t o n g Un i v e r s i t y，Xi ’a n 7 1 0 0 5 4， Ch i n a； 2 ． T e c h n o l o g y C e n t e r ，D a l i a n Ma c h i n e T o o l Gr o u p C o r p o r a t i o n，Da l i a n L i a o n i n g 1 1 6 6 2 0，C h i n a Abs t r ac t Ai mi n g a t l a c k i n g e f f e c t i v e me t h o d f o r mo ni t o r i n g a n d d i a g n o s i s o f CNC ma c hi n e t o ol d r i v e s y s t e m， c o mb i n e d wi t h t h a t c u r r e n t s i g n a l o f s e r v o mo t o r d r i v e h a v e s o me a d v a n t a g e s ， s u c h a s h iI曲 s i g n a l t o n o i s e r a t i o a nd l o we r s y s t e m i n t e r f e r e n c e ， t h i s p a p e r i n t r o d u c e s a n e w t e c h no l o g y b a s e d o n mo t o r c u r - r e n t s i g n a l o f s e r v e mo t o r f o r d r i v e s y s t e m ’ S f a u l t d i a g n o s i s o f ma c h i n e t o o 1 ． ． Ba s e d o n t he d r i v e s ys t e m ’ S e x pr e s s i o n me c h a ni s m i n mo t o r c ur r e n t ， a u t o c o r r e l a t i o n de mo d u l a t i o n o f c yc l o s t a t i o n a r y pr oc e s s for t h e mo t o r c ur r e n t i s s t u di e d，mo n i t o r i n g a n d d i a gn o s i s s y s t e m a r e d e s i gn e d a n d de v e l o p e d ．Th e s e s t u di e s a r e s i gn i fi c a n t f o r s t e a d y o pe r a t i n g o f CNC ma c hi n e t o o l ，a n d pr o mo t e f u r t he r de v e l o p me n t o f mo ni t o r i n g a n d di a g nosi s t ec hnol og y． Ke y wo r d sCNC ma c hi n e t o o l ； mo t o r c u r r e n t s i g n a l a n a l ys i s ；d r i v e s ys t e m 0 引 言 数控 机 床 的性 能 指 标 主要 为精 度 、 可 靠 性 及 其 寿命 ， 我 国高档 数控 机 床 与 国外 同类 机 床 相 比 ， 其 中 一 项 很 主要 的 差距 就是 精 度 保 持性 问 题 ， 而 导 致 精 度 异常 及丧 失 的一 个 重要 因 素就 是功 能部 件 的运 行 缺陷 。虽然 目前数 控 系统 自带 的 自诊 断 功 能可 以检 测大部 分 电气 系统 故 障 。 ， 但 是 对 于机 床在 运 行期 间引起 器质 性 故 障 的 问题 却 无 能 为 力 ， 如机 床 的 主轴振 动 、 轴 承 故 障 、 丝 杠 磨 损 等 缺 陷 。 因此 ， 如 何 检 测 出这 些 由于运 动部 件造 成 的数 控机 床 系统 故 障 就成 为制 约机床 加工精 度保持 稳定 的瓶颈 问题 。 同其他 设 备 的故 障诊 断 不 同， 数 控 机 床 故 障 诊 断 目的是加 工 精 度 的保 持 性 ， 这 意 味着 不 能等 到 机 床主轴 轴承 剥 落 、 齿 轮 断 齿 等 严 重 缺 陷 时进 行 诊 断 分 析 ， 因此 ， 机 床 的 故 障 诊 断 是 一 种 早 期 故 障 的识 别 ， 需 要 研 究 和 分 析 弱 信 号 特 征 提 取 和 识 别 技 术 。传统 的 机 械运 行 状 态 信 息 提 取 方 法 主要 是 通 过安装 外 置 传感 器 获 取 振 动 信 号 ， 但 机 床 机械 的 封 闭特性 会 造 成 传 感 器 安 装 困难 ， 难 以 实施 。 即使 收稿 日期 2 0 1 0一l 1 2 3 修 回日期 2 0 1 01 2 0 7 基金项目 国家科技重大专项支持项 目 2 0 0 9 Z X 0 4 0 0 1 0 7 1 ； 国家 自然科学基支持项 目 5 1 0 7 5 3 2 3 ． 5 1 0 0 5 1 7 4 作者简介 刘 飞 1 9 7 9 一 ， 男 ， 西安交通大学机械 程学院博士研 究生 ， 工程师 ， 主要研究方向为机械故障诊断 、 精密检测技术 ， E～m a i l l f 7 9 0 2 s t u ． x j t u ． e d u ． c a。 2 0 1 1年 5月 刘 飞 ， 等 基于 电流信 息 的机床 传 动 系统监 测 与诊 断 6 5 勉强安装上 ， 振动信息耦合性 较强等 因素也 制约 了 机 床运 动部 件 的弱 特征 提取 效果 。 由机床 的 结 构 和 工 作 特 点 可 知 ， 传 动 系 统 如 丝 杠 、 齿 轮箱 等 部 件 通 过 伺 服 电机 连 接 驱 动 控 制 ， 因 此 ， 这些 被 驱 动 部 件 的运 行 状 态 将 直 接 对 伺 服 电 机 转 子 的运行 产 生 影 响 ， 从 而 将 运 行 状 态 信 息 反 映 在 定 子 电流 信 号 中 。而 电流 信 号 又 具 有 非 接 触 、 直 接性 测量 等 特 点 ， 使 其 势 必 成 为 一 种 理 想 的数 控 机 床 传动 部件 的故 障诊 断 途径 。 因此 ， 本 文 将 研 究 基 于 交 流 伺 服 电 机 电 流 信 号 的机床传 动 系统 监 测诊 断技 术 。在 伺 服 电机 定 子 电 流 谐 波规 律 的 基础 上 获得 传 动 部件 在 伺 服 电机 电流 信 号 中的表 现 规 律 ， 进 而 提 出 了 机 床 传 动 系统 特 征 的解调 提取 方法 ， 并 针 对 现 场应 用 测 试 需 求 ， 设 计 开 发 了相 应 的监 测 诊 断 系 统 ， 以 实 现 对 传 动 系 统 运 行 状 态监 测故 障 的精 确诊 断 ， 最 后 通 过 实 例 进 行 了 验 证 。 l 交流 伺服电机 电流 的循环 平稳解调 方法 1 ． 1 传 动部 件 的交流 伺 服 电流调 制 规律 分析 1 ． 1 ． 1 异步 电机 定子 电流 的谐波 规律 表 现 已有 的研 究 表 明 ， 异 步 电机 拖 动 系统 中 的 运 动 部 件发 生故 障 如 齿 轮 磨 损 ， 会 引 起 负 载 扭 矩 的波 动 ， 从 而 引起 电 机扭 矩 的 波 动 ， 并最 终 反 映 在定 子 电 流 中 的波动 。 根 据 电磁 转 矩 波 动 和 负 载 转 矩 波 动 的关 系可知 ， 电磁 转 矩 波 动 引 起 了定 子 电 流 幅 值 调 制 ， 即电流 信号 中存 在 l l的频 率 成分 ， 其 中 为拖 动部件 的特征 频率 。 I ． I ． 2 传 动部 件 的交 流伺 服 电机 电流谐 波 规律 由于交 流伺 服 电机 的本 体 结 构 和普 通 感 应 电机 类 似 ， 区别 主要 在 于 由变 频 器 为定 子 供 电 ， 当交 流伺 服 电机 看作 纯 阻 性 负 载 时 ， 输 出 电流 对 输 出 电压 的 变 化作 出同步 响应 ， 即输 出 电 流 和变 频 器 输 出 电 压 波形 相 同 ， 都 为 S P WM 波 。 因此 ， 输 出 电流 谐 波规 律 也 与输 出 电压 谐 波 规 律 一 致 ， 主 要 分 布 在 高 频 和 低 频 部分 ， 低 频 部 分 为正 弦 调 制波 ， 高频 部 分 为 三 角 载 波 及其 谐波 以及 正 弦调 制 波 谐 波 分 量 。 具 体 的 谐 波 成 分 可表示 为 厂 mD n} m 50，t 4，6_ ∞ ∞ ． ∑ m D n 1 m 一 2, 4 8⋯l ． 其 中 ， D ／ f为 频 率 调 制 比 ， 为 原 始 正 弦 电源 频 率 ， ． 为三 角 波载 波 。 由此 可见 ， 传 动部 件在 交 流伺 服 电机 中 的 特 征 频 率 调 制 不 再 对 原 始 电 网 供 电 正 弦 波 ， 而是 S P WM 波 。 而 由于 幅值 调 制 作 用 ， 会 在 每 个 谐 波周 围产 生 传 动 部 件 的 特 征 边 频 带 ， 此 时 电流 信 号的频率成分会 比较复杂。 当载波频率很高时， 伺服 电机 的电感 对 高频谐 波 的压 制 作 用 使得 幅值 较 低 的 边频 带往 往 被淹 没 。 1 ． 2 基 于循环 相 关绝对 值 的 电流信 号解 调方 法 在交 流 伺 服 电 机 定 子 电流 信 号 中 ， 由于 S P WM 谐 波 具有 大量 的 分 量 ， 使 得 调 制 波 频 率 附 近 的成 分 十分 复 杂 ， 与 此 同 时 ， 在 机 床 低 速 运 行 时 ， 某 些 传 动 系统 部件 的故 障 特 征 频 率 极 其 靠 近 调 制 波 频 率 ， 使 得故 障特 征频 率 识 别 起 来 十 分 困 难 。 传 统 的共 振 解 调技 术 和小 波解 调技 术 对 电机 电 流 信号 的解 调效 果 不佳 ， 如 电流 信号 中缺乏 共 振 峰 ， 无 法 确定 出滤 波频 带 、 小波 解 调 中基 小 波 的确 定 。 而 由于 运动 部 件 作往 复运 动 ， 电流 信 号 具 有 循 环 平 稳 特 性 ， 因此 ， 本 文 将 循环 平稳 理论 应 用 于 电流 信 号 的 特 征 提 取 中 ， 针 对 电流信 号 的调 制 特 点 ， 采 取 循 环 自相 关 函数 绝 对 值 的 电流信 号解 调 技 术 ， 来 有 效 提 取 出 电流 信 号 中 的 特 征调 制源 。 1 ． 2 ． 1 循环 自相关绝 对 值原 理 对 于 调 幅 信 号 t [ 1 B 。 C O S 2 。 t B 2 C O S 2 2 t ] A c o s 2 f c t 来 说 ， 其 中 l ， 厂 0 2 为 传 动部件故障特征频率 为调制 波频率。 那么 ， 信 号 t 的循环 自相 关 函数 R 只在 少量 的循 环频 率 处 有值 ， 其 余 均 等 于零 。 在 这 些 循 环 频 率 处 ， 循 环 自 相 关 函数 只包含 了变频 器调 制 波 频 率 和对 应 故 障 特 征 频率 ， 从 而 实 现 了 故 障 频 率 的 分 离 。 但 是 ， 由 于 电 流 信号 中调 制波 频 率分 量 的能 量 远 大 于故 障 特 征 频 率 分量 ， 因此 ， 直接 采 用循 环 自相关 的切 片进 行 分 析 会 影 响故障 特 征 频 率 的识 别 ， 本 文 采 用 自相 关 函 数 绝 对值 的思 想 叫 来 解 决 电 流 信 号 中 的弱 调 制 分 量 的提取 。 以 A。 处 切 片为 例 ， 其循 环 自相关 函数 的 绝 对值 为 A I R r I‘ _ [ 1e ] c o s 2 Jr I A0 B ． ． I c o s 2 l I 2 c o s l r s i n l tr C O S l r l A0 B ． I c o s 2 rI I c o s l rI 2 其 中 ， I C O S 2 I和 I C O S 。 r I 都 是 以 r为变 量 的周 期性 信 号 ， 根 据 F o u r i e r 级 数理 论 ， 它们 都可 以 展 开 为若简 谐 信号 的叠 加 。 {c 0 s 2 f 2 4 c 。 s 4 一 c 。 s 8 r 竹 j 耵 lJ 1 T 。 。 2 一 赢 。 。 6 ‘ 3 l c 。 s 。 r I 2 4 c 。 s 2 。 r 一 c 0 s 4 6 6 组合机 床与 自动化 加工技 术 第 s期 。 。 s 6 - 一 。 I T 4 根据 傅里 叶变 换 的性 质可 知 ， 取 绝 对值后 的式 2 的频谱 是 I C O S 2 ．r l和 I C O S 。 T l傅里 叶的 卷积 。因此 ， 经过 绝 对 值 后 ， 循 环 自相关 函数 在低 频 和高频 部分 分 别 出 现 频 率 簇 ， 其 中 低 频部 分 是 传 动 部件 的特征 频率 。 及其 倍 频 ， 而 在 高频 部 分 出现 幅 值 调制 现 象 ， 调制 中心 是 调 制波 频 率 及其 偶 次 倍 频 ， 运 动 部 件 的 特 征 频 率 及 其 倍 频 调 制 在 两 侧 。 这 样 ， 在低 频 的运动 部件 特 征 频率 和调 制 波频 率 分 别处 于不 同 的频 带 中 ， 从 而 可 以有 效 地 分 离 出 特 征 调制 源分 量 。 1 ． 2 ． 2 基于循环 自相关绝对值 的电流信号解 调步 骤 根 据循 环 自相关 函数 的绝对 值 可 以有 效 分 离调 制波分量和传动 部件频率 的特 点， 提 出了基于循环 自相 关绝 对值 的伺 服 电机 电流 解 凋 方 法 ， 其 步 骤 如 下 1 提取 机床 传动 系 统 驱动 的伺 服交 流 电机 的 电流 信号 ； 2 计算电流信号的循环 自相关函数 ； 3 根据 传动部 件 的特征 频率确 定循 环频 率 ， 取 循 环 自相关绝 对值 ； 4 根据需 要提 取 的传动 部件特 征频率 ， 选择 低 通 滤 波器 提取 出传 动 部件 特 征频 率分 量及 其 倍频 分 量 。 即 ， 2 A B．4 A B 4 A B． ‘ 2 f 0 1 T 一 ⋯ 4 仃 j 订 l J 7 r 2 基 于虚拟 仪器 的机床传动部件监测诊断 系统 2 ． 1 监 测诊 断 系统设计 在对机 床传 动系 统 的交 流 伺 服 电机 电 流表 现规 律 分析 的基 础 上 ， 设 计 开 发 了一 套适 用 于数 控 机 床 电流信 号 的传 动 系统 监 测诊 断 系统 。 该 系统 的架 构 包括 了物 理硬 件 平 台和 数 据 分 析 软 件 ， 可靠 地 实 现 了从电流 数据 的采 集 到 数 据 存 储 ， 再 到 数 据 分 析 的 全部 流程 。 其 中 ， 数 控机 床 电流 信 号监测 诊 断便 携 式 系 统如 图 l 所示 ， 它 由底层 的硬件 采集 平 台进行 电流 数据 采集 ， 由系 统管 理 软件 实现 数 据采 集 的控 制 、 数 据存 储和 信号分 析 等任务 。 2 ． 2 系统 硬件 设计 本 监测 诊 断 系 统 硬 件 部 分 由 电 流 钳传 感 器 、 数 据调理模 块 、 数 据 采 集 卡 、 计算 机 4部 分 组 成 ， 系统 的功能如 图 2所示 。 电流信 号 的测量 采 用 F L U K E公 司 的 i 2 0 0 s 型 电流钳 ， 输 出端 为 B N C接 口可方 便与数 据 调 理 模 块 连 接 ；数 据 调 理 卡 为 I o t e c h公 司 的 DB K 4 5调理卡 ， 可程控 增益 1 0，2 0，4 0，8 0， 输 入 电压 范 围 一1 0 ～l O V， B u t t e r w o r t h带通 滤 波 器 ， 安 装在 D B K 1 0扩 展槽 中 ； 数据采 集卡为 I o t e c h公 司 P C MC I A类 型 的 D a q 2 1 6 B动 态采集 卡 ， 信 号分 辨 率 为 1 6 b i t ， 采样 频率 1 0 0 k H z ， 通过 3 7针 专用 电缆 与 调 理卡连 接 ； 基 于 P C MC I A插槽 的笔记本 计算机实 现 数据 采集 和数据分 析等软 件功 能。 图 1 数 控 机床 电流 信 号 分 析 便 携 式 系统 结 构 图 图 2 数 控 机床 电流 信 号 分 析 系 统 组成 方 粟 2 ． 3 系统 软件功 能 电流信号 的数据 采集 、 存储 、 分析 及 显示 等 功能 均 由软件 来实 现 ， 是 整个 系统 中 的重要 部分 。 本 文采 用 L a b V I E W 进 行设计 开发 ， 该平 台具有 灵 活编 程方 法 和丰富 的函 数 库 ， 为开 发 人 员 建 立 数 据 采集 及 信 号处 理系统 等提 供 了理 想 的软 件 开发 环境 ， 是 实 现 虚拟仪 器的快 速 途 径 。 本 文提 出 的基 于 电机 电 流 的 数控 机床传 动系统 监测 诊 断系 统 软件 功能 如 图 3所 示 。 系统包 括 了数据 采 集 、 信 号分 析 、 数 据 源 配 置 三 项功 能 ， 其 中 ， 数据 采集 功 能实现 了电流信 号 的数据 采 集及 保 存 ， 考 虑 到 系 统 的 便 携 性 ， 数 据 库 采 用 A c c e s s 数据库 ， 通 过 数据 源配 置 功 能 建 立 数据 采 集 和数据库 的联 系 。 信号分 析模块 主要 由测点 分 析与 趋 势分 析两 部 一一一一一 囹 强 巫 匾 匾 匾 一 数控机床运行状态检测系统一 2 0 1 1年 s月 刘 飞 ， 等 基 于 电流信 息 的机 床传 动 系统 监测 与诊 断 6 7 分 构 成 ， 其 中 测 点 分析 包 括频 域 分 析 、 细 化 分 析 、 时 频 分析 以及小 波 分 析 等 构 成 。 由于 交 流 伺 服 电机 电 流 信号 具有 如下 特 点 ① 循 环平 稳特 性 ； ② 经 过 调制 的低 频 故 障信 号 难 以识 别 ， 『大 J 此 本 系 统 针 对 该 情 况 提 出 了基 于 循 环 自相 关 绝 对 值 的 电 流 信 号解 调 技 术 ， 实现 故 障特 征 的有 效分 离 。 4是 本 系 统 的部 分 模 块界 面 图 。 f a 系 统 主界 面 f h j 电流信号的数据采集界面 图 3 系 统 功 能 模 块 界 面 d 1 数据 查 询界 耐 h 电流信 分析界面 图 4 系统 功 能 模 块 界 面 3 系统 应 用 实 例 针 对 国 内某大 型 落地 镗 铣 床 主 轴 传动 系统 的 电 流信 号 进行 分 析 ， 其 中 主 轴 传 动 齿 轮 减 速 箱 传 动 比 及 各特 征频 率 如 表 1所 示 。 机 床 运 行条 件 为 主 轴 空 载 ， 转速 在 5 0 r ／ ra i n ， 采 样点 数 为 1 0 2 4 0 0 ， 采 样频 率 为 2 0 0 0 H z 。 交 流伺 服 电机 的工作 频率 为 3 5 ． 5 7 H z 。 表 1 主 轴 齿 轮 结 构 及 特 征 频 率 轴 电机 输 人 轴 轴 1 轴 2 主轴 电 机 输 入 轴 齿 轮 l 齿 轮 2 齿 轮 1 齿 轮 2 齿 轮 1 主 齿轮 齿轮 1 9 7 3 2 2 6 0 2 6 5 2 轴 转 动 频 率 l 7 4 6 Hz 4 5 4Hz l 6 7 Hz 0 ． 8 3 3Hz 啮 合 频 率 3 3 1 8 2 Hz l O O H z 4 3 ． 3 3 H z 经 电流信 号 的 幅值 谱 分 析 表 明 ， 在 主 轴 电 流信 号 的 7个 特 征 频 率 中 ， 啮 合 频 率 以 及 较 大 的 转 频 1 7 ． 4 6 Hz 和 4 ． 5 4 H z 均有 体 现 ， 而轴 2的 1 ． 6 7 H z 转 频 所 对 应 的 3 5 ． 5 7 1 ． 6 7 Hz边 频 带 在 调 制 波 3 5 ． 5 7 Hz周 围被淹 没 很 难 识 别 ， 如 图 5所 示 ， 因此采 用 循环 白相 关绝 对 值分 析方 法进 行识 别 。 在如 图 6所 示 的循 环 平 稳 解 调 模 块 中 ， 设 置 循 环 频 率 下 限 为 1 ． 3 Hz ， 循 环 频 率 上 限 为 2 ． 0Hz ，循 环 频 率 步 长 为 0 ． 1 H z ， 在 1 ． 5 H z处 作循 环 自相 关 绝 对 值 解 调 ， 可 以 分 离 出该故 障特 征频 率 。 图 5主 轴 电流 信 号 的 波 形 和 频 谱 图 6基 于循 环 自相 关 绝 对 值 的 电流 信 号解 调 4 结束 语 数 控机 床 作 为 一 种 电 机 拖 动 设 备 ， 应 用 交 流 伺 服 电机 电流 对其 传 动 系统 进 行 状 态监 测 和 故 障诊 断 正 是基 于 电 流 信 号 的非 接 触 测 量 优 点 ， 通 过 传 动 部 件 在伺 服 电机 电流 中的响应 规律 分 下转 第 7 1页 2 0 1 1年 5月 李 正义 ， 等 机器 人 与环境 碰 撞 接触 控 制研 究 7 1 I 里 丞 螂 计数 图 5接 触 力 一 时 间 图 常 规 P I D 控 制 图 6接 触 力 时 间 图 设 计 的控 制 方 法 6 结 束 语 为抑 制机 器人 与 环境 间 碰撞 接 触 过 程 的 往 复 振 动 ， 设 计 了 一 种 机 器 人 力／ 速 度 控 制 方 法 ， 其 根 据 系 统 能量 快 速 衰减 为 依 据调 整 控 制 系统 中力误 差 反 馈 控制 系 数 ； 同时 ， 分 析机 器 人 碰撞 接触 往 复 运 动 过 程 中的位 移 一时 间 图 ， 提 出采 用 模 糊 控 制 逻 辑 对 控 制 系统 的 力误 差 反 馈 控 制 系 数 进 一 步 调 整 ， 以增 强 机 器人 与 环境 间碰 撞 接触 过 程 的稳 定 性 。本 文 提 出 的 机 器人 碰撞 接 触 稳 定 控 制 算 法 简 单 可 行 ， 并 通 过 实 验验 证 了控 制方 法 的有效 性 。 [ 参考文献 ] [ 1 ]N a k j u L e t t D o h ， Wa n K y u n C h n n g ，Y o u n g i l Y o u m， e t a 1 ． [ 2 ] [ 3] [ 4 ] [ 5 ] T w o T r a n s i t i o n P h a s e C o n t r o l Me t h o d s f o r Ha r d C o n t a c t 『 J ] ． J o ur n a l o f Dy n a mi c S y s t e ms， Me a s u r e me n t ， a n d Co n t r o l ， 2 0 0 7 1 2 9 2 6 22 7 4． R．Vo l pe，P．Kho s l a．A t h e o r e t i c a l a n d e x pe r i me n t a l i n v e s t i g a t i o n o f i m p a c t c o n t r o l f o r ma n i p u l a t o r s [ J ] ．I n t ．J ．R o b ． Re s ． ，1 9 9 3， 1 2 4 3 5 13 6 5． G ． Fe r r e t t i ， G． M a g na n i ， A． Za v a l a R I mpa c t mo de l i ng a n d c o n t r o l f o r i n d u s t r i a l ma n i p u l a t o r s [J ] ． I E E E Co n t r o l S y s t ． Ma g ．，1 9 9 8， 1 8 4 6 57 1 ． R． Zo t o y i c S t a n i s i e．A． Va l e r a Fe r n．Ro b o t Fo r c e a nd I mp a c t C o n t r o l w i t h F e e d f o r w a r d S w i t c h i n g [ C] ／ ／ P r o c e e d i n g s o f t h e 1 7t h I FAC wo r l d Co n g r e s s，Se o u l ，Ko r e a，2 00 8． B．Ar ms t r o n g ，J ． G u t i e r r e z ，B．W a d e，R． J o s e p h ．S t a b i l i t y o f pha s e b a s e d g a i n m o d u l a t i o n wi t h d e s i g n e r - c h o s e n s w i t c h f u n c t i o n s [ J ] ， I n t ．J ．R o b ．R e s ． ，2 0 0 6 ， 2 5 8 7 8 1 7 9 6． [ 6 ]B ．A r m s t r o n g ， B ． Wa d e ．N o n l i n e a r P I D c o n t r o l w i t h p a r t i a l s t a t e k n o w l e d g e D a m p i n g w i t h o u t d e r i v a t i v e s[ J ] ．I n t ．J ． Ro b ．Re s ． 。2 0 0 0， 1 9 8 71 57 3 1 ． [ 7 ] B ．A r m s t r o n g ， D．N e e v e l ， T ．K u s i k ．N e w r e s u l t s i n N P I D c o n t r o l t r a c ki n g，i n t e g r a l c o nt r o l ，f r i c t i o n c o mpe n s a t i o n a n d e x p e r i m e n t a l r e s u l t s [ J ] ．I E E E T r a n s ．C o n t r o l S y s t ．T e c h n o 1 ．， 2 0 0 1， 9 2 3 9 94 0 6． [ 8 ]J ． H y d e ，M． C u t k o s k y ． C o n t r o l l i n g c o n t a c t t r a n s i t i o n s[ J ] ． I EE E C o n t r o l S y s t ．Ma g ．，1 9 9 4， 1 4 1 2 53 0 ． [ 9 ]R a n k o Z o t o v i c S t a n i s i c ， A n g e l V a l e r a F e r n a h d e z ．S i m u h a n e o u s v e l o c i t y ，i mp a c t a n d f o r c e c o n t r o l [ J ] ．R o b o t i c a ， 2 0 0 9 2 7 1 0 3 91 0 4 8 ． [ 1 0 ]S u n g c h u l K a n g ， K i y o s h i K o mo r i y a ，K a z u h i t o Y o k o i ， e t ． a 1 ． Co nt r 0 l o f I mp ul s i v e Co n t a c t F o r c e b e t we e n Mo b i l e Ma ni p u． 1 a t o r a n d En v i r o n me nt Us i n g Ef f e c t i v e M a s s a n d Da mp i n g C o n t r o l s f J f ． I NT ER NAT I ON AL J OUR NAL OF PR EC I S 1 0N ENGI NEERI NG AND MANUFACTURI NG． 2 01 0． 1 1 5 6 9 7 7 0 4 编辑李秀敏 上接 第 6 7页 析 ， 提 出 了适 于伺 服 电机 电流 信 号 的 解调 分 析方 法 ， 并 基 于 虚 拟 仪 器 平 台 设 计 开 发 了便 携式 的机 床 传 动 部 件 的 电 流 信 号 分 析 诊 断 系 统 ， 准 确把 握 传动 系 统 的运 行 状 态 和 故 障 ， 来 消 除 机 床 传 动部 件 状态 监 测 和 故 障 诊 断 的盲 点 ， 满 足 了 机 床 应 用需 求 ， 具有 良好 的应用 和推 广前 景 。 [ 参考文献 ] [ 1 ]李梦群 ， 马维金 ， 王 爱玲 ， 等．现代数 控 机床故 障诊 断及 维修 [ J ] ．北京 国防 工业 出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 2 ]刘志 刚 ， 赵 晓燕 ．浅 谈 数 控 机 床机 械 故 障 诊 断 的 方法 [ J ] ．装备制造技术 ， 2 0 0 7 4 1 4 1 31 4 1 6 ． [ 3 ]洪迈生 ， 苏恒 ， 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