[发明专利]一种裁床切割机轨迹轮廓跟踪控制方法

权利要求书

1.一种裁床切割机轨迹轮廓跟踪控制方法，用于实现裁床切割机主从双轴的同步控制完成产品加工，其特征在于，所述裁床切割机轨迹轮廓跟踪控制方法，包括：

步骤1、获取待加工产品的原始加工轨迹曲线离散成微直线段，并将所有微直线段进行轨迹规划，生成PLT位置坐标轨迹文件；

步骤2、从所述PLT位置坐标轨迹文件中取待处理的微直线段进行插补操作，控制主从双轴同步运行完成该微直线段的加工，包括：

步骤2.1、根据待处理微直线段的坐标确定主从双轴各自的插补周期，并根据主从双轴当前各自的运行速度计算插补周期内的脉冲数和脉冲周期，包括：

根据待处理微直线段的坐标计算得到主从双轴具有比例关系的速度、运行步数和运行方向，并确定该微直线段的加工时间；

以主轴为长轴X，从轴为短轴Y，确定长轴X的插补周期为T_xj，计算第j个插补周期内长轴X的脉冲数为n_xj：

式中，V_xj为当前长轴X的速度，C为对应插补周期常量，j＝1,2,3…,m；

考虑到脉冲数n_xj为正整数，因此对n_xj取整后得到n′_xj，则长轴X的第i个插补周期T_xj修正为T_xj'，即：

并且根据修正后的插补周期T_xj'和长轴X对应的脉冲数为n_xj，计算当前插补周期内长轴X的脉冲周期为

在计算当前插补周期内短轴Y的脉冲数和脉冲周期时，根据长轴X运动方向与长短轴合运动向量方向的夹角θ，计算得到短轴Y在第i个插补周期内对应的脉冲数为n_yj：

n_yj＝n_xj×tanθ                      (3)

同理，考虑到脉冲数n_yj为正整数，因此对n_yj取整后得到n′_yj，则短轴Y的第i个插补周期T_yj修正为T_yj'，即：

并且根据修正后的插补周期T_yj'和短轴Y对应的脉冲数为n_yj，计算当前插补周期内短轴Y的脉冲周期为

步骤2.2、建立主从双轴各自的单轴伺服系统的状态空间模型；

步骤2.3、建立两轴位置的同步误差模型；

步骤2.4、根据所述状态空间模型和同步误差模型，建立神经元自适应PID网络模型，包括：

神经元自适应PID网络模型的输入信号包括三部分：前馈控制信号x₁(t)、反馈微分控制信号x₂(t)，反馈积分控制信号x₃(t)；

建立神经元自适应PID网络模型如下：

公式(13)中，x₁(k)＝ε(k)；x₂(k)＝ε(k)-ε(k-1)；

x₃(k)＝ε(k)-2ε(k-1)+ε(k-2)；

z(k)＝ε(k)；

式中，u_i(k)为第i轴在第k个采样时间点下的控制输入信号，即实时位置输入信号，ε(k)在第k个采样时间点下两轴运动的位置同步误差信号，η₁,η₂,η₃分别为积分、比例、微分的学习速率，K为神经元的比例系数K0,w_σ(k)为第k个采样时间点神经元PID连接权值，σ＝1,2,3，Δε(k)为相邻两次位置同步误差的差值，w_σ’(k)为第k个采样时间点神经元PID连接权值的更新梯度；

步骤2.5、将建立的神经元自适应PID网络模型与重复控制误差补偿模型进行结合，得到重复控制PID网络模型，并且在重复控制PID网络模型的扰动处增加前馈控制；

步骤2.6、将加工过程的位置同步误差输入至增加前馈控制后的重复控制PID网络模型中，经过补偿分配器，输出对主轴和从轴分别进行补偿的补偿参数，与对应的单轴伺服系统的状态空间模型的输出值叠加后作为主轴和从轴的控制信号；

步骤3、判断是否完成所有微直线段的插补操作，若完成则结束插补；否则继续读取下一个微直线段作为待处理的微直线段，并返回步骤2进行插补操作。