[发明专利]一种基于时变摩擦补偿的双电机同步控制方法及设备

说明书

本发明涉及一种基于时变摩擦补偿的双电机同步控制方法、设备及存储介质，方法包括：建立双驱进给系统的动力学方程，并进行拉普拉斯变换，以得到双驱进给系统的机械传递函数；建立双轴的Stribeck摩擦模型，对Stribeck摩擦模型进行参数识别，以建立双驱进给系统中移动部件在不同位置时的摩擦模型；采用牛顿插值法对摩擦模型进行求解，以得到双轴摩擦模型函数；根据所述机械传递函数和所述双轴摩擦模型函数，在所述移动部件的移动过程中，对双轴进行摩擦补偿；采用双轴位移检测装置进行定位误差实时反馈，将反馈的误差数据输入到交叉耦合控制器中，以实现双电机的同步。本发明解决了目前数控设备进给系统的双电机同步控制困难的问题。

技术领域

本发明涉及精密龙门移动式双驱动进给数控装备多电机同步控制技术领域，尤其涉及一种基于时变摩擦补偿的双电机同步控制方法、设备及存储介质。

背景技术

随着现代制造业的快速发展，对数控装备的性能和精度要求不断提高，而进给系统作为影响数控装备加工精度的关键传动部件，对其性能和精度的要求也越来越高。相比于传统单电机+单丝杠驱动的进给系统，由于双驱进给系统刚度高、响应快等优点，其广泛应用于各类高等数控装备中。双驱进给即在运动部件进给方向对称布置双电机配合双滚珠丝杠共同驱动负载的进给方式，双丝杠的对称布置，一定程度上抵消了不平衡负载产生的额外弯矩，使进给系统受力更为合理，大幅提升了进给系统的速度、加速度、刚度以及负载能力，且提高了丝杠的使用年限以及数控装备的加工精度。

然而，双驱同步进给结构也给双轴的同步控制带来了挑战，在双驱进给系统中不仅要求单轴具备良好的跟踪精度，还必须严格控制双轴之间的同步误差。由于装配精度、负载运动、环境等差异，不可避免引起双轴的不同步；同时两轴之间由于机械连接引入的强耦合关系，使得同步控制变得复杂，若控制不当，过大的轴间同步误差会造成丝杠的不可逆损伤和运动部件的扭转变形，驱动系统失衡，影响加工精度。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于时变摩擦补偿的双电机同步控制方法、设备及存储介质，用以解决目前数控设备进给系统的双电机同步控制困难的问题。

第一方面，本发明提供一种基于时变摩擦补偿的双电机同步控制方法，包括如下步骤：

采用牛顿第二定律建立双驱进给系统的动力学方程，并对所述动力学方程进行拉普拉斯变换，以得到双驱进给系统的机械传递函数；

建立双轴的Stribeck摩擦模型，并对所述Stribeck摩擦模型进行参数识别，以建立双驱进给系统中移动部件在不同位置时的摩擦模型；

采用牛顿插值法对移动部件在不同位置时的摩擦模型进行求解，以得到双轴在移动部件任意位置下和任意速度下的双轴摩擦模型函数；

根据所述机械传递函数和所述双轴摩擦模型函数，在所述移动部件的移动过程中，对双轴进行摩擦补偿；

采用双轴两侧位移检测装置对双轴位移误差进行测量，将检测的双轴误差输入到交叉耦合控制器中，通过交叉耦合控制算法将双轴误差分别分配给双轴，以完成同步控制。

优选的，所述的基于时变摩擦补偿的双电机同步控制方法中，所述双驱进给系统的动力学方程为：