[发明专利]半闭环控制方式下数控机床进给系统摩擦误差峰值预测方法

说明书

本发明公开了一种半闭环控制方式下数控机床进给系统摩擦误差峰值预测方法，通过对半闭环控制方式下的数控机床的进给系统参数进行采集，并根据采集的数据，能够实现对摩擦误差峰值的有效预测，从而可有效评估摩擦误差及其对运行精度的影响，为半闭环控制方式下数控机床进给系统摩擦误差的有效分析与抑制奠定了基础，对提高半闭环控制方式下的数控机床运行精度具有重要意义与应用价值。

技术领域

本发明属于数控机床技术领域，具体涉及一种半闭环控制方式下数控机床进给系统摩擦误差峰值预测方法。

背景技术

数控机床以采用的控制方式分为半闭环和全闭环。与全闭环控制方式下的数控机床相比，半闭环控制方式下的数控机床虽然其运行精度低于全闭环控制方式下的数控机床，但其未安装反馈工作台实际位置的高精度光栅尺，控制系统也未包含机械传动机构，因而具有成本低，使用稳定可靠，在中、低端市场，年均采购量与市场保有量占有绝对优势。

摩擦是存在于数控机床伺服进给系统中的一种复杂非线性外界干扰，摩擦误差由其而引起，呈现凸起尖峰形状，严重影响数控机床进给系统运动精度，非常不利于运动精度的控制。摩擦误差峰值大小直接决定了摩擦误差对运动精度的影响程度。由于半闭环控制方式下数控机床未安装反馈工作台实际位置的光栅尺，因而无法实时获得工作台的实际位置，导致难以有效实时监测数控机床换向过程中产生的摩擦误差，给半闭环控制方式下摩擦误差的评估、分析与控制带来了巨大困难，迫切需要一种半闭环控制方式下摩擦误差峰值预测方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种半闭环控制方式下数控机床进给系统摩擦误差峰值预测方法，

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

步骤一，将数控机床设置为在半闭环控制方式下工作，数控机床的进给系统依据位置指令X_r进行精密运动；

步骤二，采集运动过程中位置指令X_r、伺服电机编码器输出转角θ_m及伺服电机力矩指令电压u_m；

步骤三，依据数控机床产品与部件信息，获取数控机床进给系统的传动系数r_g、力矩常数K_t与系统刚度K_e；

步骤四，通过伺服电机编码器输出转角θ_m和传动系数r_g，得到伺服电机等效位置输出X_m，X_m(t)＝θ_m(t)·r_g；

步骤五，通过伺服电机力矩指令电压u_m和力矩常数K_t，得到伺服电机指令力矩输出T_m，T_m(t)＝u_m(t)·K_t；

步骤六，通过采集获取的位置指令X_r及伺服电机等效位置输出X_m，得到半闭环控制方式下跟随误差E_rr，E_rr(t)＝X_r(t)-X_m(t)；

步骤七，通过半闭环控制方式下跟随误差E_rr和伺服电机指令力矩输出T_m，得到数控机床换向过程中由摩擦导致的跟随误差峰值E_{rr_sp}及对应的伺服电机指令力矩峰值T_{m_sp}；

步骤八，将跟随误差峰值E_{rr_sp}与伺服电机指令力矩峰值T_{m_sp}代入到半闭环摩擦误差峰值预测式中，求得预测的摩擦误差峰值E_{rr_wp}。