[发明专利]基于刚度辨识的数控机床进给系统控制参数优化方法

权利要求书

1.一种基于刚度辨识的数控机床进给系统控制参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将一种由多段随机时间、随机速度构成的频域幅值为1的运动指令生成G代码序列输入到数控机床中，对数控机床产生输入激励信号；

2)数控机床的工作台运动产生位移响应，采集工作台的时域响应信号；

3)将采集到的时域响应信号进行频域分析，求得数控机床进给系统的频响函数，从而得到一阶反共振幅值A₁、频率ω₁和一阶共振幅值A₂、频率ω₂；

4)查电机手册得到电机转动惯量J₁，对数据进行分析再处理，利用步骤3)一阶反共振幅频率ω₁和一阶共振频率ω₂得到最终的等效刚度值K_θ：

Kθ=J2ω12---(1-5)]]>

式中：

J₂为负载转动惯量，其表达式为

J2=(ω22-ω12)J1ω12---(1-6)]]>

5)每测得一次刚度值，数控机床都按照统一的位移斜坡测试轨迹指令控制数控机床进给系统工作，并实时采集响应数控机床运动位置信息；

6)依据测试轨迹指令信息和机床运动位置信息，通过评价指标对数控机床进给系统动态性能进行综合评价；所述评价指标为位移稳态误差均方根值、速度稳态误差均方根值和加速度稳态误差均方根值的加权求和E，其表达式如下式(1-7)所示：

式中：x_实际—激光干涉仪采集的工作台实际位移值；

x_理论—机床当前运动轴的指令位置；

v_实际—工作台实际速度值；

v_理论—机床当前运动轴的指令速度；

a_实际—工作台实际加速度值；

a_理论—机床当前运动轴的理论加速度；

A₁—位移稳态误差均方根值权重系数；

A₂—速度稳态误差均方根值权重系数；

A₃—加速度稳态误差均方根值权重系数；

B_θ—数控机床进给系统等效阻尼；

7)根据一系列控制参数数值组合，调整数控机床进给系统控制参数使其评价指标最小，此时的控制参数为最优值。

2.根据权利要求1所述的基于刚度辨识的数控机床进给系统控制参数优化方法，其特征在于：步骤1)所述的一种由多段随机时间、随机速度构成的运动指令的频域幅值恒为1。

3.根据权利要求1所述的基于刚度辨识的数控机床进给系统控制参数优化方法，其特征在于：所述的步骤2)中采集工作台的时域响应信号和步骤5)中实时采集响应数控机床运动位置信息由激光干涉仪完成。