三軸數控系統的串級型迭代學習交叉耦合輪廓誤差控制方法

2023-08-02 07:27:51 2

專利名稱：三軸數控系統的串級型迭代學習交叉耦合輪廓誤差控制方法
技術領域：
本發明涉及一種數控工具機控制技術，尤其是一種三軸數控系統的輪廓誤差控制方法。
背景技術：
目前，數控工具機進給伺服系統的控制策略通常可分為跟蹤控制與輪廓控制兩類。 各種跟蹤控制策略著重於改善各進給運動軸的位置控制性能，減小伺服系統的各進給軸跟蹤誤差，從而間接減小加工的輪廓誤差。然而，輪廓誤差並非進給系統各坐標軸運動誤差的簡單矢量和；工具機部件的缺陷(如工作檯運動的直線度，坐標軸之間的垂直度等)，各進給軸動態特性和參數不匹配，加工過程中發生的工具機變形和刀具磨損等現象都會引起輪廓誤差。隨著機械精密加工精度指標的提升，對工具機數控系統的伺服控制提出了更高的要求，輪廓精度己成為工具機數控系統的重要指標，並直接影響零件加工質量。數控工具機輪廓運動軌跡是多軸協調運動的結果，輪廓精度的提高涉及到各進給軸動態特性和參數匹配情況。交叉耦合控制是根據各軸的反饋信息和插補值，實時修正輪廓誤差估計模型的交叉耦合分配增益；並根據所估計的輪廓誤差值依據一定的補償算法計算補償量並反饋給各軸，從而達到補償輪廓誤差的目的。針對數控設備具有動作重複的特點，而且在機械加工中，批量加工佔多數，也意味著相同輪廓軌跡的加工過程將重複進行。各進給軸跟蹤誤差和輪廓誤差在各次加工周期中都表現出一定重複性。傳統控制方法通常是利用當前加工周期的信息通過一定的控制算法獲得控制輸入信號，控制器一經設計，每一加工周期輪廓誤差也基本相同，隨著一次次重複性加工的進行，控制性能不能得到改進，輪廓誤差也不會逐漸減小。實際上傳統控制方法僅僅利用當前加工周期的信息，而以前加工周期的信息沒有利用。如何利用歷史加工過程的信息來估計耦合分配增益和補償誤差，以提高期望軌跡跟蹤精度？成為本領域的技術難題。

發明內容
為了克服已有三軸數控系統的輪廓誤差控制方法的控制性能較差、無動態補償、 輪廓誤差較大的不足，本發明提供一種具有良好控制性能、動態補償、平滑輪廓誤差的三軸數控系統的串級型迭代學習交叉耦合輪廓誤差控制方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種三軸數控系統的串級型迭代學習交叉耦合輪廓誤差控制方法，所述控制方法包括以下過程三軸數控系統的實際參考輸入量表示如下Ydx, k+1 = Ydx+ Δ Ydx, k+ Γ χΕχ, k+ ε kCCxYdy, k+1 = Ydy+ Δ Ydy, k+ Γ yEy, k+ ε kCCy
Ydz, k+1 = Ydz+ A Ydz, k+ r zEz, k+ e kCCz其中，X軸的跟隨誤差為Ex, k+1 = Ydx-Yx, k+1= Ydx-GxYdx, k+1= Ydx-Gx (Ydx+ A Ydx, k+ r xEx, k+ e kCCx)= (1"GX r x-GxCCx2) Ex, k-GxCCxCyEy, k_GxCCxCzEz, kY軸的跟隨誤差為Ey, k+1 = Ydy-Yy, k+1= Ydy-GyYdy, k+1= Ydy-Gy (Ydy+ A Ydy, k+ r yEy, k+ e kCCy)= (l"Gy r y-GyCCy2) Ey, k-GyCCxCyEx, k_GyCCyCzEz, kZ軸的跟隨誤差為Ezk+1 = Ydz-Yz, k+1= Ydz-GzYdz, k+1= Ydz-Gz (Ydz+ A Ydz, k+ r zEz, k+ e kCCz)= (1"GZ r -GzCCz2) Ez, k_GzCCxCzEx, k_GzCCyCzEy, k
權利要求
1. 一種三軸數控系統的串級型迭代學習交叉耦合輪廓誤差控制方法，所述控制方法包 括以下過程三軸數控系統的實際參考輸入量表示如下
全文摘要
一種三軸數控系統的串級型迭代學習交叉耦合輪廓誤差控制方法，所述控制方法包括以下過程確定所述三軸數控系統的實際參考輸入量，X軸的跟隨誤差算式，Y軸的跟隨誤差算式，Z軸的跟隨誤差算式，推導出串聯型迭代學習控制的收斂條件，由式(1)得串聯型式ILC的收斂必要條件為式(2)；通過求解滿足式(2)條件的迭代學習律和輪廓誤差控制器，可實現三軸數控系統的輪廓誤差控制。本發明提供一種具有良好動態補償、平滑輪廓誤差、提高控制性能的三軸數控系統的串級型迭代學習交叉耦合輪廓誤差控制方法。
文檔編號G05B19/19GK102393677SQ201110331850
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者吳世名, 周延松, 張健, 徐建明, 陸群 申請人:浙江工業大學