[发明专利]一种AC型双摆头五轴联动机床多轴伺服匹配方法及装置

权利要求书

1.一种AC型双摆头五轴联动机床多轴伺服匹配方法，所述机床包括三个平动轴以及A轴和C轴两个转动轴，A轴连接在C轴的下端，其特征在于，包括以下步骤：

规划在五轴联动机床的RTCP功能处于开启状态下多轴同时参与运动的空间轨迹；

分析各单轴在设定圆形轨迹下的动态响应状态，从处在低动态响应状态下的多个单轴中选取某一单轴作为匹配对象；

将处在低动态响应状态下的其他各单轴分别与所述匹配对象组成匹配组合，对每一匹配组合进行在所述设定圆形轨迹下的圆度测试伺服匹配，

对于每一匹配组合，所述圆度测试伺服匹配是指保持所述匹配对象的伺服系统参数不变，改变所述匹配组合中的另一单轴的伺服系统参数，并按所述设定圆形轨迹运行，利用寻优算法结合第一加工精度评价指标和第一动精度评价指标确定所述另一单轴的伺服系统参数；

利用圆度测试伺服匹配确定的各单轴的伺服系统参数，并保持未参与圆度测试伺服匹配的单轴的初始参数不变，在所述空间轨迹下运行，并通过第二动精度评价指标来判定是否满足要求，若不满足要求，则继续进行圆度测试伺服匹配，若满足要求，则停止匹配。

2.如权利要求1所述的一种AC型双摆头五轴联动机床多轴伺服匹配方法，其特征在于：

所述空间轨迹为8字形轨迹。

3.如权利要求2所述的一种AC型双摆头五轴联动机床多轴伺服匹配方法，其特征在于：

所述处在低动态响应状态是指采用以下公式计算各单轴在所述设定圆形轨迹下的频率响应特性参数，并将各频率响应特性参数小于0.5的划分为低动态响应状态

f_circle＝v/60·2πr

其中，f_circle是频率响应特性参数；

r为设定圆形轨迹的半径；

v为设定圆形轨迹下的各单轴的转速。

4.如权利要求2所述的一种AC型双摆头五轴联动机床多轴伺服匹配方法，其特征在于：

所述8字形轨迹的空间轨迹的表达式为：

其中，θ_a为A轴转角；θ_c为C轴转角；A_a为A轴最大摆角；A_c为C轴最大摆角；ω_a为A轴角速度；ω_c为C轴角速度；t为时间。

5.如权利要求2所述的一种AC型双摆头五轴联动机床多轴伺服匹配方法，其特征在于：

所述第一加工精度评价指标是指O_A点到所述设定圆形轨迹的圆心的距离与所述设定圆形轨迹的半径的方差σ²，所述第一动精度评价指标是指各单轴在圆度测试伺服匹配中的跟随误差最大值ε_max，

其中，所述O_A点是指C轴回转轴线与A轴回转轴线交点。

6.如权利要求5所述的一种AC型双摆头五轴联动机床多轴伺服匹配方法，其特征在于：

所述利用寻优算法结合第一加工精度评价指标和第一动精度评价指标确定所述各单轴的伺服系统参数，包括：

获取按所述设定圆形轨迹运动过程中O_A点到所述设定圆形轨迹的圆心的距离与所述设定圆形轨迹的半径的方差σ²作为第一加工精度评价指标，获取各单轴在圆度测试中的跟随误差最大值ε_max作为第一动精度评价指标，设置优化目标函数ρ＝σ²+λ·ε_max，利用所述优化目标函数构建适应度函数，采用遗传算法对所述匹配组合进行圆度测试伺服匹配，

其中，λ为权重系数；

其中，所述适应度函数为

其中，c是大于1的常数。

7.如权利要求6所述的一种AC型双摆头五轴联动机床多轴伺服匹配方法，其特征在于：所述采用遗传算法对所述匹配组合进行圆度测试伺服匹配，包括：

根据所述匹配对象与匹配组合中另一单轴的初始值组成区间范围，通过在所述区间范围内进行搜索，获得适应度函数值最高的作为优化结果。