[发明专利]两轴数控系统的串级型迭代学习交叉耦合轮廓误差控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控机床控制技术，尤其是一种两轴数控系统的轮廓误差控制方法。

背景技术

随着机械精密加工精度指标的提升，对机床数控系统的伺服控制提出了更高的要求，轮廓精度己成为机床数控系统的重要指标，并直接影响零件加工质量。交叉耦合控制是根据各轴的反馈信息和插补值，实时修正轮廓误差估计模型的交叉耦合分配增益；并根据所估计的轮廓误差值依据一定的补偿算法计算补偿量并反馈给各轴，从而达到补偿轮廓误差的目的。从控制策略的角度看，交叉耦合控制方法通过轮廓误差补偿将开环轮廓控制变为闭环轮廓控制。

在机械加工中，批量加工占多数，也意味着相同轮廓轨迹的加工过程将重复进行。当批量加工时，每一次重复加工过程称作一次加工周期，每一加工周期刀具都跟踪相同的期望轨迹；各进给轴跟踪误差和轮廓误差，以及导轨摩擦、力矩波动、机床振动和由齿隙引起的齿轮啮合冲击等干扰信号在各次加工周期中都表现出一定重复性。传统控制方法通常是利用当前加工周期的信息(如偏差)通过一定的控制算法获得控制输入信号，控制器一经设计，每一加工周期轮廓误差也基本相同，随着一次次重复性加工的进行，控制性能不能得到改进，轮廓误差也不会逐渐减小。事实上，传统控制方法仅仅利用当前加工周期的信息，而以前加工周期的信息没有利用。如何利用历史加工过程的信息来估计耦合分配增益和补偿误差，以提高期望轨迹跟踪精度？成为本领域的技术难题。

发明内容

为了克服已有两轴数控系统的轮廓误差控制方法的无动态补偿、轮廓误差较大、控制性能较差的不足，本发明提供一种具有良好动态补偿、平滑轮廓误差、提高控制性能的两轴数控系统的串级型迭代学习交叉耦合轮廓误差控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种两轴数控系统的串级型迭代学习交叉耦合轮廓误差控制方法，所述控制方法包括以下过程：

所述两轴数控系统的两轴的实际参考输入量表示如下：

Y_dx，k+1＝Y_dx，k+Γ_xE_x，k+ε_kCC_x

Y_dy，k+1＝Y_dy，k+Γ_yE_y，k+ε_kCC_y

其中，X轴跟随误差的算式为：

E_x，k+1＝Y_dx-Y_x，k+1

       ＝Y_dx-G_xY_dx，k+1

       ＝Y_dx-G_x(Y_dx，k+Γ_xE_x，k+ε_kCC_x)

       ＝(1-G_xΓ_x-C_x²C)E_x，k-C_xC_yCE_y，k

Y轴跟随误差的算式为：

E_y，k+1＝Y_dy-Y_y，k+1

       ＝Y_dy-G_yY_dy，k+1

       ＝Y_dy-G_y(Y_dy，k+Γ_yE_y，k+ε_kCC_y)

       ＝(1-G_yΓ_y-C_y²C)E_y，k-C_xC_yCE_x，k

则