[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(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810533269.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN108717287B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮斌;楊滿芝;韓飛燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/404
• 分類號(hào): 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)

本發(fā)明公開了一種半閉環(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(cè)方法，通過對(duì)半閉環(huán)控制方式下的數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行采集，并根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)摩擦誤差峰值的有效預(yù)測(cè)，從而可有效評(píng)估摩擦誤差及其對(duì)運(yùn)行精度的影響，為半閉環(huán)控制方式下數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)摩擦誤差的有效分析與抑制奠定了基礎(chǔ)，對(duì)提高半閉環(huán)控制方式下的數(shù)控機(jī)床運(yùn)行精度具有重要意義與應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)控機(jī)床技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半閉環(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(cè)方法。

背景技術(shù)

數(shù)控機(jī)床以采用的控制方式分為半閉環(huán)和全閉環(huán)。與全閉環(huán)控制方式下的數(shù)控機(jī)床相比，半閉環(huán)控制方式下的數(shù)控機(jī)床雖然其運(yùn)行精度低于全閉環(huán)控制方式下的數(shù)控機(jī)床，但其未安裝反饋工作臺(tái)實(shí)際位置的高精度光柵尺，控制系統(tǒng)也未包含機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而具有成本低，使用穩(wěn)定可靠，在中、低端市場(chǎng)，年均采購量與市場(chǎng)保有量占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

摩擦是存在于數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中的一種復(fù)雜非線性外界干擾，摩擦誤差由其而引起，呈現(xiàn)凸起尖峰形狀，嚴(yán)重影響數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)精度，非常不利于運(yùn)動(dòng)精度的控制。摩擦誤差峰值大小直接決定了摩擦誤差對(duì)運(yùn)動(dòng)精度的影響程度。由于半閉環(huán)控制方式下數(shù)控機(jī)床未安裝反饋工作臺(tái)實(shí)際位置的光柵尺，因而無法實(shí)時(shí)獲得工作臺(tái)的實(shí)際位置，導(dǎo)致難以有效實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)控機(jī)床換向過程中產(chǎn)生的摩擦誤差，給半閉環(huán)控制方式下摩擦誤差的評(píng)估、分析與控制帶來了巨大困難，迫切需要一種半閉環(huán)控制方式下摩擦誤差峰值預(yù)測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種半閉環(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(cè)方法，

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明包括以下步驟：

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(yùn)動(dòng)；

步驟二，采集運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(cè)式中，求得預(yù)測(cè)的摩擦誤差峰值E_{rr_wp}。