[发明专利]一种基于机电耦合作用的高速进给系统速度避振规划方法

权利要求书

1.一种基于机电耦合作用的高速进给系统速度避振规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据进给系统的驱动方式和特点、驱动电路和电机结构非线性，计算伺服驱动谐波特性，接着建立伺服驱动输出各项谐波成分与进给速度之间的演变关系，得到伺服驱动输出的演变频率区间；

步骤2，根据步骤1得到的伺服驱动输出的演变频率区间，得到机械振动模态分布；

步骤3，根据步骤1得到的伺服驱动谐波特性和步骤2得到的机械振动模态分布，建立不同进给速度下伺服驱动系统和机械系统之间的机电耦合作用关系；

步骤4，根据步骤3的耦合作用关系，得到不同速度下伺服驱动谐波与机械振动模态之间的相关性图，从中提取高速进给系统共振速度敏感参数点集；

步骤5，将步骤4中得到的进给系统共振速度敏感参数点从运动速度指令中进行剔除，得到机电耦合作用关系的高速进给系统进给速度，完成速度避振规划。

2.根据权利要求1所述的一种基于机电耦合作用的高速进给系统速度避振规划方法，其特征在于，步骤1中，伺服驱动输出的谐波特性的表达式：

其中，F是伺服驱动输出，v是进给速度，为偏导运算符，t为时间，L_a、L_b、L_c分别为三相线圈的自感，M_ab、M_ac、M_bc分别为三相线圈间的互感，i_a、i_b、i_c分别为三相电流，N为线圈匝数，l为线圈宽度，τ为电机极距，x_a为电机气隙在进给方向上的不同位置，x为积分变量，B_a、B_b、B_c分别为永磁体产生的气隙三相磁场强度，F₀是电机理想的输出，为伺服驱动输出的谐波，A_i、ω_i、分别为伺服驱动输出各项谐波的幅值、频率和相位。

3.根据权利要求1所述的一种基于机电耦合作用的高速进给系统速度避振规划方法，其特征在于，步骤1中，伺服驱动输出各项谐波成分与进给速度之间的演变关系：

其中，A_i、ω_i、分别为伺服驱动输出各项谐波的幅值、频率和相位；

再根据实际工艺所需求的进给速度范围，得到伺服驱动输出的演变区间。

4.根据权利要求1所述的一种基于机电耦合作用的高速进给系统速度避振规划方法，其特征在于，步骤1中，进给系统的驱动方式与特点是指高速进给系统采用旋转电机加滚珠丝杠驱动方式或直线电机的零传动驱动方式的驱动方式。

5.根据权利要求1所述的一种基于机电耦合作用的高速进给系统速度避振规划方法，其特征在于，步骤1中，驱动电路和电机结构非线性分别是指驱动电路三相输出电流中的谐波成分和电机永磁体磁场中的谐波成分。

6.根据权利要求1所述的一种基于机电耦合作用的高速进给系统速度避振规划方法，其特征在于，步骤2中，驱动机械系统的主要振动模态分布与振型具体是：

(A-λE)x＝0

其中，A为机械模态矩阵，λ为机械固有频率，E为单位矩阵，x为振型向量。

7.根据权利要求1所述的一种基于机电耦合作用的高速进给系统速度避振规划方法，其特征在于，步骤3中，不同进给速度下伺服驱动系统和机械系统之间的机电耦合作用关系：

其中，F_vi为不同速度下对应的伺服输出谐波，M为机械振动模态。

8.根据权利要求1所述的一种基于机电耦合作用的高速进给系统速度避振规划方法，其特征在于，步骤4中，提取高速进给系统共振速度敏感参数点集的具体方法是：将相关性图上伺服驱动谐波与机械振动模态之间的交点作为敏感点，进而提取到高速进给系统共振速度敏感参数点集。