Modelisation et commande par modele de reference d'un axe de machine-outil a dynamique rapide

par ERIC DUMETZ

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Jean-Paul Hautier.

Soutenue en 1998

à Paris. ENSAM .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Dans le contexte de l'usinage tres grande vitesse, la vitesse de coupe peut etre tres elevee et necessite des machines-outils performantes. Les mouvements transitoires imposes excitent les modes de structure de la machine, generant des phenomenes de resonances qui doivent etre controles au meme titre que ceux de la transmission electromecanique. La relation entrees / sorties de chaque axe doit etre connue afin d'obtenir un controle adapte au processus oscillatoire. Le modele discret de connaissance est necessairement etabli en realisant un compromis simplicite - realisme. Les phenomenes etant complexes, il est necessaire d'experimenter des cas reels pour fixer l'ordre maximum du modele. La demarche systematique d'inversion du modele informationnel (graphe informationnel causal) met en evidence les grandeurs d'etats mecaniques et electriques du processus. Certaines de ces grandeurs d'etats ne sont pas directement accessibles. Les variations de raideurs et de repartition des masses entrainent une non stationnarite parametrique du processus. Il est alors propose une commande par modele de reference qui permet de s'affranchir des problemes de non stationnarite tout en imposant au processus un comportement cinematique et dynamique. La methode du lieu d'evans generalise contribue largement au reglage des differentes boucles de correction. La validation experimentale de la strategie de commande mise en uvre necessite une etude prealable pour la discretisation des differents correcteurs, afin de garantir le domaine de validite lors de l'implantation de l'algorithme dans un processeur de signal. Dans la realite, les deformations d'une structure sont complexes. Une analyse modale pratiquee sur une machine-outil montre que les deformees sont dues a des phenomenes de torsion, flexion, flambage, traction - compression,, dans des directions quelconques par rapport aux axes de la machine. Le controle actif etabli ne peut etre effectif que si les axes equipes d'un actionneur peuvent agir sur les deformees modales. Seule une conception integree de la machine, prenant en compte a la fois les phenomenes mecaniques complexes et les limites des strategies de commande, et procedant par iterations successives peut alors conduire a des performances optimales d'un positionnement rapide.


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  • Détails : 234 p.
  • Annexes : 16 ref.

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