[發(fā)明專利]基于剛度辨識的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)控制參數(shù)優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510260421.2
• 申請日: 2015-05-20
• 公開（公告）號: CN104898568B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙萬華;張俊;劉嚴(yán);劉輝;謝振南;藺偉興
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G05B19/406
• 分類號: G05B19/406
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種基于剛度辨識的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)控制參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將一種由多段隨機(jī)時(shí)間、隨機(jī)速度構(gòu)成的頻域幅值為1的運(yùn)動指令生成G代碼序列輸入到數(shù)控機(jī)床中，對數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生輸入激勵信號；

2)數(shù)控機(jī)床的工作臺運(yùn)動產(chǎn)生位移響應(yīng)，采集工作臺的時(shí)域響應(yīng)信號；

3)將采集到的時(shí)域響應(yīng)信號進(jìn)行頻域分析，求得數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的頻響函數(shù)，從而得到一階反共振幅值A(chǔ)₁、頻率ω₁和一階共振幅值A(chǔ)₂、頻率ω₂；

4)查電機(jī)手冊得到電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量J₁，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析再處理，利用步驟3)一階反共振幅頻率ω₁和一階共振頻率ω₂得到最終的等效剛度值K_θ：

Kθ=J2ω12---(1-5)]]>

式中：

J₂為負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量，其表達(dá)式為

J2=(ω22-ω12)J1ω12---(1-6)]]>

5)每測得一次剛度值，數(shù)控機(jī)床都按照統(tǒng)一的位移斜坡測試軌跡指令控制數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)工作，并實(shí)時(shí)采集響應(yīng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動位置信息；

6)依據(jù)測試軌跡指令信息和機(jī)床運(yùn)動位置信息，通過評價(jià)指標(biāo)對數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)動態(tài)性能進(jìn)行綜合評價(jià)；所述評價(jià)指標(biāo)為位移穩(wěn)態(tài)誤差均方根值、速度穩(wěn)態(tài)誤差均方根值和加速度穩(wěn)態(tài)誤差均方根值的加權(quán)求和E，其表達(dá)式如下式(1-7)所示：

式中：x_實(shí)際—激光干涉儀采集的工作臺實(shí)際位移值；

x_理論—機(jī)床當(dāng)前運(yùn)動軸的指令位置；

v_實(shí)際—工作臺實(shí)際速度值；

v_理論—機(jī)床當(dāng)前運(yùn)動軸的指令速度；

a_實(shí)際—工作臺實(shí)際加速度值；

a_理論—機(jī)床當(dāng)前運(yùn)動軸的理論加速度；

A₁—位移穩(wěn)態(tài)誤差均方根值權(quán)重系數(shù)；

A₂—速度穩(wěn)態(tài)誤差均方根值權(quán)重系數(shù)；

A₃—加速度穩(wěn)態(tài)誤差均方根值權(quán)重系數(shù)；

B_θ—數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)等效阻尼；

7)根據(jù)一系列控制參數(shù)數(shù)值組合，調(diào)整數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)控制參數(shù)使其評價(jià)指標(biāo)最小，此時(shí)的控制參數(shù)為最優(yōu)值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于剛度辨識的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)控制參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于：步驟1)所述的一種由多段隨機(jī)時(shí)間、隨機(jī)速度構(gòu)成的運(yùn)動指令的頻域幅值恒為1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于剛度辨識的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)控制參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于：所述的步驟2)中采集工作臺的時(shí)域響應(yīng)信號和步驟5)中實(shí)時(shí)采集響應(yīng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動位置信息由激光干涉儀完成。