[发明专利]一种机床进给系统的迭代学习前馈控制方法及系统

权利要求书

1.一种机床进给系统的迭代学习前馈控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集前N次机床进给系统模块的力矩电流及位置跟踪误差的数据；

S2、将第N次获得的力矩电流τ_N和位置跟踪误差e_N(t)作为CNC指令模块中的力矩前馈控制算法的输入，该力矩前馈控制算法通过调节比例P控制以及积分I控制输出第N+1次的前馈量τ_N+1；

S3、将前馈量τ_N+1作为CNC指令模块中PID控制器的电流控制单元的输入进行迭代运算，以获取第N+1次位置跟踪误差e_N+1(t)；

S4、判断位置跟踪误差e_N+1(t)是否小于位置跟踪误差e_N(t)，若否，则返回至步骤S2，通过调节比例P控制以及积分I控制输出电流环的前馈量τ_N+1，若是，则进入步骤S5；

S5、判断位置跟踪误差e_N+1(t)是否小于目标值ε，若否，则返回至步骤S2，通过调节比例P控制以及积分I控制输出电流环的前馈量τ_N+1，若是，则实现轮廓误差的控制，结束迭代学习前馈控制。

2.根据权利要求1所述的迭代学习前馈控制方法，其特征在于，步骤S2中，前馈量τ_N+1的计算模型为：

τ_N+1＝f[τ_N,e_N(t)]＝k₁×τ_N+k₂×E_N(t)

其中，k₁、k₂为权重系数，E_N(t)为通过调节比例P控制以及积分I控制后的计算模型，e_N(t)为位置跟踪误差。

3.根据权利要求2所述的迭代学习前馈控制方法，其特征在于，所述E_N(t)的计算模型为：

其中，k_p为比例系数，α为积分项的开关系数，T₁为积分时间常数，T_D为微分时间常数，f[e_N(t)]为积分项可调系数，为位置跟踪误差在时间t内的积分。

4.根据权利要求3所述的迭代学习前馈控制方法，其特征在于，所述α的判断模型为：

其中，ε为目标值。

5.根据权利要求3所述的迭代学习前馈控制方法，其特征在于，步骤S5中,若误差e_N+1(t)是不小于目标值，还需构建位置跟踪误差e_N+1(t)与位置跟踪误差e_N(t)的关系模型，并根据该模型更新积分项可调系数f[e_N(t)]的取值。

6.根据权利要求1-5任一项所述的迭代学习前馈控制方法，其特征在于，步骤S1中，采用SSTT数据采集工具采集前N次机床进给系统的力矩电流及位置跟踪误差的数据。

7.根据权利要求1-5任一项所述的迭代学习前馈控制方法，其特征在于，所述力矩电流为机床进给系统模块中驱动该机床进给系统模块执行动作的伺服电机输出的电流，该伺服电机为永磁同步电机。

8.一种实现权利要求1-7任一项所述的迭代学习前馈控制方法的系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集前N次机床进给系统模块的力矩电流及位置跟踪误差的数据；

CNC指令模块，用于将第N次获得的力矩电流τ_N和位置跟踪误差e_N(t)作为CNC指令模块中的力矩前馈控制算法的输入，该力矩前馈控制算法通过调节比例P控制以及积分I控制输出第N+1次的前馈量τ_N+1，然后将前馈量τ_N+1作为CNC指令模块中PID控制器的电流控制单元的输入进行迭代运算，以获取第N+1次位置跟踪误差e_N+1(t)，接着对位置跟踪误差e_N+1(t)进行判断，以获取小于目标值的位置跟踪误差，完成迭代学习前馈控制；

机床进给系统模块，用于根据CNC指令模块发出的力矩电流信息驱动电机工作进而带动机床进给系统模块执行动作。