專利名稱：三軸數(shù)控系統(tǒng)的串級型迭代學(xué)習(xí)交叉耦合輪廓誤差控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控機床控制技術(shù)，尤其是一種三軸數(shù)控系統(tǒng)的輪廓誤差控制方法。
背景技術(shù)：
目前，數(shù)控機床進(jìn)給伺服系統(tǒng)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于改善各進(jìn)給運動軸的位置控制性能，減小伺服系統(tǒng)的各進(jìn)給軸跟蹤誤差，從而間接減小加工的輪廓誤差。然而，輪廓誤差并非進(jìn)給系統(tǒng)各坐標(biāo)軸運動誤差的簡單矢量和；機床部件的缺陷(如工作臺運動的直線度，坐標(biāo)軸之間的垂直度等)，各進(jìn)給軸動態(tài)特性和參數(shù)不匹配，加工過程中發(fā)生的機床變形和刀具磨損等現(xiàn)象都會引起輪廓誤差。隨著機械精密加工精度指標(biāo)的提升，對機床數(shù)控系統(tǒng)的伺服控制提出了更高的要求，輪廓精度己成為機床數(shù)控系統(tǒng)的重要指標(biāo)，并直接影響零件加工質(zhì)量。數(shù)控機床輪廓運動軌跡是多軸協(xié)調(diào)運動的結(jié)果，輪廓精度的提高涉及到各進(jìn)給軸動態(tài)特性和參數(shù)匹配情況。交叉耦合控制是根據(jù)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；并根據(jù)所估計的輪廓誤差值依據(jù)一定的補償算法計算補償量并反饋給各軸，從而達(dá)到補償輪廓誤差的目的。針對數(shù)控設(shè)備具有動作重復(fù)的特點，而且在機械加工中，批量加工占多數(shù)，也意味著相同輪廓軌跡的加工過程將重復(fù)進(jìn)行。各進(jìn)給軸跟蹤誤差和輪廓誤差在各次加工周期中都表現(xiàn)出一定重復(fù)性。傳統(tǒng)控制方法通常是利用當(dāng)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(jīng)設(shè)計，每一加工周期輪廓誤差也基本相同，隨著一次次重復(fù)性加工的進(jìn)行，控制性能不能得到改進(jìn)，輪廓誤差也不會逐漸減小。實際上傳統(tǒng)控制方法僅僅利用當(dāng)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(lǐng)域的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有三軸數(shù)控系統(tǒng)的輪廓誤差控制方法的控制性能較差、無動態(tài)補償、 輪廓誤差較大的不足，本發(fā)明提供一種具有良好控制性能、動態(tài)補償、平滑輪廓誤差的三軸數(shù)控系統(tǒng)的串級型迭代學(xué)習(xí)交叉耦合輪廓誤差控制方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種三軸數(shù)控系統(tǒng)的串級型迭代學(xué)習(xí)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(shù)控系統(tǒng)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(quán)利要求
1. 一種三軸數(shù)控系統(tǒng)的串級型迭代學(xué)習(xí)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(shù)控系統(tǒng)的實際參考輸入量表示如下
全文摘要
一種三軸數(shù)控系統(tǒng)的串級型迭代學(xué)習(xí)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(shù)控系統(tǒng)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(dǎo)出串聯(lián)型迭代學(xué)習(xí)控制的收斂條件，由式(1)得串聯(lián)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(xué)習(xí)律和輪廓誤差控制器，可實現(xiàn)三軸數(shù)控系統(tǒng)的輪廓誤差控制。本發(fā)明提供一種具有良好動態(tài)補償、平滑輪廓誤差、提高控制性能的三軸數(shù)控系統(tǒng)的串級型迭代學(xué)習(xí)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(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者吳世名, 周延松, 張健, 徐建明, 陸群 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)