一種數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)混沌現(xiàn)象消除方法
【專利摘要】一種數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)混沌現(xiàn)象消除方法。本發(fā)明建立數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，由于受軸向力、徑向力、扭矩等多種載荷作用的影響，給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)會發(fā)生非線性混沌現(xiàn)象，系統(tǒng)隨工作臺位置的不同而變化，使運行中的系統(tǒng)固有頻率不穩(wěn)定。本發(fā)明利用一個簡單的自適應(yīng)控制器實現(xiàn)數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)混沌的快速抑制，最后驗證結(jié)論的正確性。
【專利說明】一種數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)混沌現(xiàn)象消除方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)混沌現(xiàn)象消除的簡易方法，屬于機械 工程領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)控機床的加工精度和加工效率在很大程度上取決于給進(jìn)系統(tǒng)的性能，滾珠給進(jìn) 系統(tǒng)因自身的優(yōu)勢而廣為使用，其主要功能部件包括伺服電機、滾珠絲杠副以及隨螺母做 軸向往復(fù)運動的工作臺等。滾珠絲杠的動態(tài)特性直接影響整臺機床的動力學(xué)行為，并對機 床的加工質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。
[0003] 目前，國內(nèi)外針對數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)非線性振動特性的研究鮮有報道，本文主要 針對數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)中的非線性動態(tài)特性進(jìn)行建模，由于系統(tǒng)中非線性因素的 影響，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生很強的非線性振動。在一定的參數(shù)區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)表現(xiàn)為混沌振動，而混 沌振動對系統(tǒng)的工作性能和可靠性是有害的。因此，，對系統(tǒng)中的混沌振動需要有效的、可 行的控制。人們從不同的角度提出了很多消除混沌現(xiàn)象的措施，取得了很多研究成果。在 數(shù)控機床給進(jìn)系統(tǒng)中，得到了很多有益的實驗數(shù)據(jù)和規(guī)律，提出了不同的消除混沌現(xiàn)象振 動的措施。而對數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)消除混沌振動的自適應(yīng)方法卻鮮有報道。
[0004] 本發(fā)明采用一個最簡易控制器，可以實現(xiàn)數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)混沌振動的 快速消除。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)消除混沌現(xiàn)象的簡易方法，其特征在 于：該方法首先建立數(shù)控機床進(jìn)給滾珠絲杠系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，由于受軸向力、徑向力、扭矩 等多種載荷作用的影響，給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)會發(fā)生非線性混沌現(xiàn)象，系統(tǒng)剛度隨工作臺位 置的不同而變化，使運行中的系統(tǒng)固有頻率不穩(wěn)定，本發(fā)明利用一個最簡單的自適應(yīng)控制 器實現(xiàn)數(shù)控機床進(jìn)給滾珠絲杠系統(tǒng)混沛的快速抑制，最后驗證結(jié)論的正確性。
[0006] 本發(fā)明提出的技術(shù)方案具體步驟包括：數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)如圖1所示， 對于數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)，采用位移法建立系統(tǒng)分析模型。其中，滾珠絲杠是兩端 彈性支承，距左端

【權(quán)利要求】
1. 一種數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)混沌現(xiàn)象消除方法，其特征在于：該方法首先建立 數(shù)控機床進(jìn)給滾珠絲杠系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，由于受軸向力、徑向力、扭矩等多種載荷作用的影 響，給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)會發(fā)生非線性混沌現(xiàn)象，系統(tǒng)剛度隨工作臺位置的不同而變化，使運 行中的系統(tǒng)固有頻率不穩(wěn)定，本發(fā)明利用一個最簡單的自適應(yīng)控制器實現(xiàn)數(shù)控機床進(jìn)給滾 珠絲杠系統(tǒng)混沛的快速抑制，最后驗證結(jié)論的正確性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：對于數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)，采用位 移法建立系統(tǒng)分析模型。
3. 其中，滾珠絲杠是兩端彈性支承，距左端I處對應(yīng)于絲杠微段上的長度為$，縱向位移量 %
、橫向位移量戈
、截面轉(zhuǎn)動角度為
可得到數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系 統(tǒng)的動力學(xué)方程為：
(1) 式中，#為滾珠絲杠密度，j為橫截面積，J為絲杠截面慣性矩。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：模型無量綱微分方程為
(2) 其中，
為等效外部激勵
為阻尼系數(shù)：
為初始頻率，
為狀態(tài)頻率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所沭的方法，其特征在于：數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠混沌受控系統(tǒng)為
(3) 其中，數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠混沌受控系統(tǒng)中控制器為
(4) 其中
為自適應(yīng)更新律并可表示為
(5) 其中，
為正常數(shù)，利用上述自適應(yīng)控制器可以實現(xiàn)數(shù)控機床給進(jìn)滾珠絲杠系統(tǒng)混沌 現(xiàn)象的快速消除。
【文檔編號】G05B19/404GK104062939SQ201310089133
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月20日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:王少夫