[发明专利]一种数控机床控制参数优化方法及装置

说明书

本发明公开了一种数控机床控制参数优化方法和装置，所述方法包括基于自抗扰控制器建立模型，确定待整定控制参数，获取进给系统和主轴系统的振动信号，提取振动信号特征参数；通过神经网络基于振动信号的特征参数以及待整定控制参数对主轴系统和进给系统的控制参数进行融合整定。采用一个神经网络同时实现对进给系统和主轴系统的控制参数的融合整定，并基于两个运动系统的振动信号相关性，确定二者的振动信号的耦合关系，从而调整整定参数。基于本发明的调整控制参数的方法，实现了对振动较为敏感的机床的运动控制中提高运动平稳性，减小由于整定参数选择不当造成的振动。

技术领域

本发明涉及数控机床领域，尤其是一种数控机床控制参数优化方法及装置。

背景技术

数控机床作为主要生产设备，在机械加工中起到不可忽视的作用。但由于机床加工是一种动态变换过程，由于内部零件受损、受热变形和材料硬度不均等因素的影响，在时变切削过程产生剧烈的振颤。

现有技术对数控机床振动常用的方法是通过对机床结构进行调整或者调节机床运动工况，以降低振动对加工过程的影响，且一般都是考虑单个运动系统，并没有考虑到多个运动系统之间的振动干扰耦合。

而通过分析机床运行原理可知，机床主轴运动和进给运动同时进行时，二者运动产生的振动会相互叠加，相互影响。因此，有必要结合两个运动的振动信号进行运动参数的优化。

发明内容

(一)解决的技术问题

为了解决上述技术问题，本发明提供一种数控机床控制参数优化方法及装置，所述方法结合机床主轴运动和进给运动振动信号进行运动控制参数优化，实现了对振动较为敏感的机床的运动控制中提高运动控制平稳性，减小由于整定参数选择不当造成的振动，提高加工精度。

(二)技术方案

为了解决上述存在的技术问题，实现发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种数控机床控制参数优化方法，包括如下步骤：

S1：建立控制器模型，基于自抗扰控制器建立模型，其中包括微分跟踪器、非线扩张性状态观测器以及非线性状态误差反馈控制器；

S2：确定待整定控制参数，所述待整定控制参数包括进给系统和主轴系统的自抗扰控制器的参数；

S3:获取进给系统和主轴系统的振动信号，提取振动信号特征参数；

S4：通过神经网络基于步骤S3得到的振动信号的特征参数以及S2得到的待整定控制参数对主轴系统和进给系统的控制参数进行融合整定。

进一步的，所述步骤S1的非线扩张性状态观测器状态方程如下：

式中：e为控制误差，_y为系统输出，d为非线性参数，λ₁、λ₂、λ₃为观测系数，待优化参数；a₁、a₂、a₃为幂函数指数值，根据经验确定，b₀为控制增益，z₁、z₂、z₃为系统当前状态量；为扩张状态观测器的输出，即为观测估计值

非线性状态误差反馈控制器：

将微分跟踪器和非线扩张性状态观测器相互作用得到的误差信号作为其输入，经过计算得到控制量u_o；