Contour error control for Computer numerical controller (CNC) machine

Abstract

Ball-screw driven slide systems are largely used in industry for motion control applications. The main object of computer numerical controlled (CNC) machine is to produce parts with desired accuracy. Therefore, accurate contour tracking control is essential. This thesis, presents the tracking control error for x-y table of CNC machine utilizing Adaptive gain scheduling PID (AGSPID) controller. Two AGSPID controllers are implemented to the x-y Table dynamical model. One controller is used to stabilize the x-axis of x-y Table, while the other controller is implemented to maintain the y-axis for the x-y Table. The performance of proposed controller is verified through simulation work via SMULINK/MATLAB. Circular shape is used to test the performance of the AGSPID controller to reduce the tracking error in the x-y Table. The proposed AGSPID controller is benchmarked with the conventional PID controller. It's found that, the AGSPID controller reduced the transient response tracking error in the x-y table compared to PID controller via 6.25% and 17.771% in the x-axis and y-axis of the x-y Table respectively. Furthermore, the response of proposed controller is settling faster than the conventional PID controller by 37.35% and 17.39% in the x-axis and y-axis of the x-y Table, respectively. The outputs of this research have high potential to assist the broadly used applications of CNC machine. يستخدم نظام الانزلاق ذات اللولب الكروي بشكل كبير في الصناعة لتطبيقات التحكم في الحركة. الهدف الرئيسي لماكينة التحكم العددي بالكمبيوتر(CNC) هو إنتاج أجزاء بالدقة المطلوبة .لذلك , يعد تتبع المخطط الدقيق ضرورياً. توضح هذه الأطروحة خطأ التحكم في التتبع لجدول س و ص لآلة ((CNC باستخدام وحدة تحكم جدولة الكسب التكيفي (AGSPID). يتم تطبيق وحدات تحكم الكسب التكيفية (AGSPID) علي النموذج الديناميكي للجدول س و ص . يتم استخدام وحدة تحكم واحدة لتثبيت المحور س للجدول س و ص , بينما يتم تنفيذ وحدة التحكم الأخري للحفاظ علي محور ص للجدول س و ص. يتم التحقق من أداء وحدة التحكم المقترحة من خلال أعمال المحاكاة عبر SMULINK/ MATLAB . يستخدم الشكل الدائري لاختبار أداء وحداة التحكم الكسب التكيفية (AGSPID) لتقليل خطأ التتبع في الجدول س وص . المقترح جدولة الكسب التكيفي (AGSPID) معيارة بوحدة التحكم التقليدية PID)) . لوحظ أن متحكمة جدولة الكسب التكيفية ((AGSPID قللت من خطأ التتبع في بنسبة 4,83% و76,47% بالنسبة للاجتياز ونسبة 12,51% و70,50% لزمن الاستقرار في المحور س والمحور ص للجدول س و ص علي التوالي , مقارنة بوحدة التحكم التقليدية . تتميز مخرجات هذا البحث بإمكانيات عالية للمساعدة في تطبيق واسع الاستخدام لآلة CNC .