[发明专利]一种基于复合自抗扰控制的FTS控制方法

权利要求书

1.一种基于复合自抗扰控制的FTS控制方法，所述方法应用于压电陶瓷型FTS中，所述压电陶瓷型FTS包括主轴、工作间、切刀以及压电作动器，其中切刀通过弹簧与压电作动器相连；其特征在于，所述方法包括：

步骤1：基于主轴旋转下的状态时滞β₁、压电作动器迟滞非线性以及内部未建模动态非线性的结合，以及切刀横向给进产生的时变时滞β₂建立FTS系统模型；所述内部未建模动态非线性指压电陶瓷型FTS中除时变时滞、状态时滞以及迟滞非线性之外的其他未能明确的动态非线性总和；

步骤2：针对步骤1建立的FTS系统模型，将系统中主轴旋转下的状态时滞β₁、压电作动器迟滞非线性以及内部未建模动态非线性的结合，以及切刀横向给进产生的时变时滞β₂视为总扰动，采用线性自抗干扰控制器对总扰动进行初步估计；

步骤3：针对步骤2采用线性自抗干扰控制器对总扰动进行初步估计所产生的估计误差，采用BP神经网络控制器逼近对总扰动的估计误差，从而确定对总扰动的精确估计；

步骤4：根据步骤2和3最终得到的总扰动的精确估计对系统进行补偿，实现对压电陶瓷型FTS的精确跟踪。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中针对压电作动器迟滞非线性，采用Backlash模型描述。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：

压电陶瓷型FTS系统的动力学过程描述为：

其中x表示工件切削厚度的波动部分，m、c和k分别是金属切削机的等效质量、阻尼系数和弹簧刚度，k_a是压电作动器的弹簧刚度，u是应用于压电作动器的控制输入信号，F₁表示切削力的变化量，表示为：

F₁＝k_mv(t) (2)

其中k_m是常数，v(t)是切削厚度随时间的变化率，表示为：

v(t)＝x-αx(t-β) (3)

其中β是连续切削之间的时间间隔，α是重叠因子；

切削力变化与切削厚度变化相关的非线性函数表示为：

F₁＝H(v)＝H(x-αx(t-β)) (4)

其中H(v)由线性函数f(v(t))和有界非线性函数h·v(t)构成，分别表示时滞特性和迟滞特性，即：

H(v)＝h·v(t)+f(v(t)) (5)

其中，h表示压电作动器迟滞非线性；

因此，将式(3)代入式(1)可得：

其中，状态时滞β₁为主轴旋转产生的时间延迟，当主轴转速Ω变化时，Ω和β₁满足如下关系：

时变时滞β₂为0到1之间均匀分布的随机数，采样时间为0.1s；

考虑系统内部未建模动态非线性，令x₁＝x，则式(6)描述的FTS系统为：

其中Γ表示FTS系统内部未建模动态非线性；

变换后的FTS系统表示为：

式(9)中，y表示FTS系统输出的跟踪信号。