[发明专利]一种框架式锯切加工实验台及其控制方法

权利要求书

1.一种框架式锯切加工实验台，其特征在于，包括机架，在机架上安装有锯框，锯框上安装有锯条，所述锯框通过驱动装置驱动其在水平面内往复运动；所述锯框的下方安装有工作台，所述的工作台的四个角各设有一个丝杠，在机架顶部对称的安装有两个伺服电机，其中第一伺服电机通过传动装置分别驱动第一、第二丝杠转动，第二伺服电机通过传动装置分别驱动第三、第四丝杠转动，工作台的四个角与四个丝杠的滑块相连，根据振动情况调节电机驱动参数，进而实现工作台的上下平稳运动；且所述的两个伺服电机采用两套独立的伺服驱动系统驱动；

所述的两套独立的伺服驱动系统结构相同，各自包括位置环控制器、速度环控制器、电流环控制器、第一比较器、第二比较器、第三比较器；第一比较器、位置环控制器、第二比较器、速度环控制器、第三比较器电流环控制器为串联模式。

2.如权利要求1所述的一种框架式锯切加工实验台，其特征在于，两个伺服电机相对于机架对称设置。

3.如权利要求1所述的一种框架式锯切加工实验台，其特征在于，所述的四个丝杠前后左右对称。

4.如权利要求1所述的一种框架式锯切加工实验台，其特征在于，所述的驱动装置包括驱动电机、皮带、飞轮、曲柄、连杆，所述的电机通过皮带飞轮带动飞轮旋转，曲柄一端与飞轮轴连接，另一端与连杆连接。

5.如权利要求1所述的一种框架式锯切加工实验台，其特征在于，在所述的机架上还安装有导向机构，所述的导向机构用于对锯框的运动轨迹进行导向。

6.如权利要求5所述的一种框架式锯切加工实验台，其特征在于，所述的导向机构为滑动导轨，滑动导轨的函数形式如公式(1)所示：

其中，y表示的是锯框的长度方向，x表示的是锯框的宽度方向；Mh为岩石的莫氏硬度，该值由莫氏硬度实验获得；YM为岩石的杨氏模量，杨氏模量为应力与应变之比，通过材料力学实验得到；SF-a为评价岩石的指标，其为三个岩石参数的函数，包括：BTS、EQC和GS；EQC为岩石的等效石英含量，通过岩石和矿物鉴定获得，采用的仪器为偏光显微镜；GS为岩石内矿物颗粒的平均粒径，通过显微镜观察测量获得；BTS为岩石的巴西劈裂强度，其值由巴西劈裂强度实验获得；UCS为岩石的单轴抗压强度，由单轴抗压强度实验获得；a,b_i为系数，由数据处理软件获得，其中i为1、2、3、4。

7.如权利要求1-6任一所述的框架式锯切加工实验台的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1依据第一伺服电机、第二伺服电机建立伺服电机数学模型；

步骤2对进给系统中联轴器的阻尼、工作台质量、阻尼系数、最大静摩擦力、库伦摩擦力、Stribeck速度、螺母接触刚度、机械间隙、丝杠阻尼进行辨识，

步骤3依据伺服电机数学模型及系统物理参数与辨识参数建立驱动系统的数理模型；

步骤4依据构建数理模型进行仿真分析，调节并整定获取伺服电机的位置环、速度环、电流环的PID参数；

步骤5依据PC机参数设置，运动控制器向第一伺服电机与第二伺服电机的驱动系统分别发送运动指令。