[發(fā)明專利]半閉環(huán)控制方式下數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)摩擦誤差峰值預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810533269.4
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108717287B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮斌;楊滿芝;韓飛燕
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號: G05B19/404
• 分類號: G05B19/404
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.半閉環(huán)控制方式下數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)摩擦誤差峰值預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，將數(shù)控機(jī)床設(shè)置為在半閉環(huán)控制方式下工作，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)依據(jù)位置指令X_r進(jìn)行精密運動；

步驟二，采集運動過程中位置指令X_r、伺服電機(jī)編碼器輸出轉(zhuǎn)角θ_m及伺服電機(jī)力矩指令電壓u_m；

步驟三，依據(jù)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品與部件信息，獲取數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動系數(shù)r_g、力矩常數(shù)K_t與系統(tǒng)剛度K_e；

步驟四，通過伺服電機(jī)編碼器輸出轉(zhuǎn)角θ_m和傳動系數(shù)r_g，得到伺服電機(jī)等效位置輸出X_m，X_m(t)＝θ_m(t)·r_g；

步驟五，通過伺服電機(jī)力矩指令電壓u_m和力矩常數(shù)K_t，得到伺服電機(jī)指令力矩輸出T_m，T_m(t)＝u_m(t)·K_t；

步驟六，通過采集獲取的位置指令X_r及伺服電機(jī)等效位置輸出X_m，得到半閉環(huán)控制方式下跟隨誤差E_rr，E_rr(t)＝X_r(t)-X_m(t)；

步驟七，通過半閉環(huán)控制方式下跟隨誤差E_rr和伺服電機(jī)指令力矩輸出T_m，得到數(shù)控機(jī)床換向過程中由摩擦導(dǎo)致的跟隨誤差峰值E_{rr_sp}及對應(yīng)的伺服電機(jī)指令力矩峰值T_{m_sp}；

步驟八，將跟隨誤差峰值E_{rr_sp}與伺服電機(jī)指令力矩峰值T_{m_sp}代入到半閉環(huán)摩擦誤差峰值預(yù)測式中，求得預(yù)測的摩擦誤差峰值E_{rr_wp}；得到半閉環(huán)摩擦誤差峰值預(yù)測式的具體推導(dǎo)過程如下：

數(shù)控機(jī)床運動過程中，進(jìn)給系統(tǒng)工作臺等效位置輸出X_l表示為：

X_l(t)＝θ_l(t)·r_g

式中：θ_l為進(jìn)給系統(tǒng)工作臺等效轉(zhuǎn)角；由于進(jìn)給系統(tǒng)各傳動部件并非剛體，因而會產(chǎn)生變形量Δθ，結(jié)合進(jìn)給系統(tǒng)動力學(xué)模型，變形量Δθ表示為：

式中：T_t為負(fù)載驅(qū)動力矩；J_m為伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量；

推出進(jìn)給系統(tǒng)工作臺等效轉(zhuǎn)角θ_l表示為：θ_l＝θ_m-Δθ，從而半閉環(huán)控制方式下數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)工作臺運動誤差E_{rr_l}表示為：

根據(jù)變形量Δθ和半閉環(huán)控制方式下數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)工作臺運動誤差E_{rr_l}得到：

數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)處于換向過程停駐階段時，由于伺服電機(jī)編碼器輸出轉(zhuǎn)角θ_m保持不變，因而d²θ_m/d²t＝0，結(jié)合上式得到：

預(yù)測的摩擦誤差峰值E_{rr_wp}是通過將跟隨誤差峰值E_{rr_sp}與伺服電機(jī)指令力矩峰值T_{m_sp}，代入到

該式為推導(dǎo)出的半閉環(huán)摩擦誤差峰值預(yù)測式，從而求得預(yù)測的t_slip時刻摩擦誤差E_{rr_l}，即預(yù)測的摩擦誤差峰值E_{rr_wp}，表示為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半閉環(huán)控制方式下數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)摩擦誤差峰值預(yù)測方法，其特征在于，半閉環(huán)控制方式是將伺服電機(jī)編碼器輸出轉(zhuǎn)角信號θ_m作為進(jìn)給系統(tǒng)的位置反饋信號。