智能PID控制与建模：提升数控机床伺服进给系统性能

本文主要探讨了"人工智能-机器学习-智能化数控机床机电系统建模与仿真分析"这一主题，针对伺服进给系统在数控机床中的关键作用进行了深入研究。伺服进给系统作为机床加工过程中的核心执行单元，其性能直接影响加工精度和效率。随着技术发展，提升伺服系统的智能化和动态性能成为了国际研究的热点。 首先，作者基于磁场定向控制理论，对永磁同步电机（PMSM）进行了数学建模，这一步是构建伺服进给系统模型的基础。通过工程设计原则，采用PID控制策略对伺服系统的速度、电流和位置三个环路进行设计，并通过MMab/Simulink软件进行模拟仿真，验证了所设计控制策略的合理性和有效性。 其次，通过对机械传动机构的机械动力学分析，作者简化了传动机构的数学模型，将其与伺服系统模型相结合，形成了伺服进给系统的完整闭环仿真模型。在该模型中，作者着重考虑了影响系统动态性能的关键因素，如系统刚度、间隙、工作台质量、摩擦力以及切削力，通过仿真研究这些因素如何影响系统的响应速度和稳定性。 然而，由于数控机床加工过程的复杂性，常规PID控制已经难以满足系统需求。因此，文章引入了模糊理论和神经网络理论，设计了模糊PID自整定智能控制器和BP神经网络自整定智能控制器，旨在实现控制参数的自动调整，提升系统的动态性能和抗干扰能力，降低超调，增强系统的鲁棒性。 本文的主要贡献在于提供了一种系统化的伺服进给系统建模方法，通过仿真分析揭示了各种因素对伺服系统动态特性和静态性能的影响规律。同时，提出的智能PID控制器在实践中具有显著的优势，对于优化伺服进给系统的控制性能具有重要的工程应用价值。关键词包括伺服进给系统、综合仿真模型、Simulink仿真、动态特性以及智能PID控制器，这些都是本文研究的核心内容，对于推动机床制造领域的智能化进程具有积极的推动作用。