[發明專利]一種基于GMDH數據挖掘算法的機床進給系統前饋控制方法

有效

• 申請號: 201510340138.0
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN104950806B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 游有鵬;孫金秋;楊雪峰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司32218
• 代理人: 瞿網蘭

1.一種基于GMDH數據挖掘算法的機床進給系統前饋控制方法，其特征是首先利用機床平時加工時各種狀態數據，采用GMDH算法建立機床的摩擦力矩模型和負載力矩模型，并將根據模型所得的摩擦力矩和負載力矩均除以電機的轉矩常數后前饋補償到電流環的輸入端，同時將指令信號的速度直接施加于速度環的輸入處完成速度前饋的輸入；其次，用模型參考自適應法將獲得的摩擦力矩用于進給系統的轉動慣量進行在線辨識，以提高轉動慣量的辨識精度；然后將指令信號的加速度乘以一系數作用于電流環的輸入處完成加速度前饋的輸入，所述的系數等于辨識所得的機械系統轉動慣量/電機轉矩常數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述的摩擦力矩模型建立步驟包括：

(1)采集并存儲機床加工時各種狀態數據，所述的狀態數據包括主軸數據、進給軸數據、軸坐標、加工數據和報警數據；

(2)從采集的狀態數據中，辨識進給系統空載且恒速的狀態，提取相關數據，以及進給系統靜止不動時的相關數據；

(3)根據步驟(2)所得的相關數據，根據電機的轉矩平衡方程計算獲得進給系統空載時的各摩擦力矩其中J為轉動慣量，ω為電機的角速度，T為電機的電磁轉矩，在采用i_d＝0矢量控制時，T＝K_Ti_q，K_T為電機轉矩常數，i_q為進給系統恒速或靜止時測得的電機電流，T_f為摩擦力矩；根據電機的轉矩平衡方程即可得到不同速度所對應的摩擦力矩T_f；

(4)采用GMDH建立的空載時機床正向進給和反向進給時摩擦力矩的數學模型：

${\hat{T}}_{f+}=f({\mathrm{\θ}}^{*},\mathrm{\θ},{\mathrm{\ω}}^{*},\mathrm{\ω},a,T,t),$

${\hat{T}}_{f-}=f({\mathrm{\θ}}^{*},\mathrm{\θ},{\mathrm{\ω}}^{*},\mathrm{\ω},a,T,t),$

其中，和分別是正向和反向進給摩擦力矩估計值，θ^*是位置指令信號，θ為測得的位置信號，ω^*是速度指令信號，ω為測得的電機轉速，a為計算得到的電機加速度，T為進給軸電機的電磁轉矩，t是機床空載運行時間。