[發(fā)明專利]一種用于減小機床伺服進給系統(tǒng)跟蹤誤差的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610068524.3
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105700470B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設計）人: 李曦;徐軼;席勇;陳吉紅;張艷芬;朱念念;郭永才;陸巍
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 梁鵬

1.一種用于減小機床伺服進給系統(tǒng)跟蹤誤差的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

1)對機床伺服進給系統(tǒng)進行建模，獲得伺服進給系統(tǒng)的系統(tǒng)模型；

2)建立機床伺服進給系統(tǒng)的摩擦力數(shù)學模型并辨識參數(shù)；

3)利用卡爾曼狀態(tài)觀測器對伺服進給系統(tǒng)的位置變化進行預估，根據(jù)預估的位置變化計算伺服進給系統(tǒng)的補償摩擦力，根據(jù)計算的補償摩擦力對伺服進給系統(tǒng)的摩擦力進行實時動態(tài)補償，進而實現(xiàn)減少機床伺服進給系統(tǒng)的跟蹤誤差：

3.1)建立摩擦力與狀態(tài)變量X相關聯(lián)的表達式：

F=-Mt0a22a23X-Bmx·;]]>

其中，M_t表示伺服進給系統(tǒng)的機械部分總的質量，B_m表示伺服電機的阻尼，x表示伺服進給系統(tǒng)進給軸位移，z表示鬃毛平均變形，δ₀表示鬃毛剛度，δ₁表示微觀阻尼系數(shù)，μ_v表示伺服進給系統(tǒng)進給軸的粘滯摩擦系數(shù)，f_c表示庫倫摩擦力，f_s表示最大靜摩擦力，v_s表示Stribeck效應的特征速度；

3.2)建立伺服進給系統(tǒng)的動力學模型離散形式：

X(k+1)＝AX(k)+Bu(k)+v(k)；

Y(k+1)＝CX(k)+n(k)；

X^(k+1)=X^(k)+K[Y(k)-CX(k)^];]]>

式中，X(k+1)、X(k)分別表示狀態(tài)變量X在k+1、k時刻的位置，分別表示狀態(tài)變量X在k+1、k時刻的估計位置，Y(k)、Y(k+1)分別表示伺服進給系統(tǒng)在k+1、k時刻的輸出狀態(tài)變量，v(k)、n(k)為k時刻白噪聲信號，u(k)表示伺服進給系統(tǒng)作用函數(shù)，K為增益值，C＝[1 0 0]，

3.3)建立狀態(tài)變量誤差的協(xié)方差并計算協(xié)方差預報P(k+1)，使協(xié)方差預報P(k+1)收斂為零，計算得到增益值K，將該增益值K帶入式中，計算獲得狀態(tài)變量在k+1時刻的位置

3.4)將步驟3.3)中獲得的值作為X的輸入值帶入表達式中，計算獲得伺服進給系統(tǒng)的補償摩擦力；

3.5)根據(jù)計算的補償摩擦力對伺服進給系統(tǒng)的摩擦力進行實時動態(tài)補償，進而實現(xiàn)減少機床伺服進給系統(tǒng)的跟蹤誤差。