[发明专利]一种数控机床伺服系统摩擦误差补偿方法

摘要

本发明公开了一种数控机床伺服系统摩擦误差补偿装置及其补偿方法。其提出采用离散系统多采样率控制结构来实现位置反馈控制和摩擦前馈补偿来实现针对摩擦误差的消除。在该多采样率控制结构中，要求摩擦前馈的采样频率高于位置反馈的采样频率，利用该多采样率控制结构可以实现在不改变伺服进给控制系统的结构和稳定性的条件下，在位置反馈中加入细化的摩擦前馈补偿功能。细化的摩擦前馈补偿量的计算利用伺服进给控制系统中的位置插补器输出，通过线性插值方法得到更为细化的补偿速度指令输入，进而采用指数摩擦模型来实现对摩擦力幅值变化的预测及补偿量的确定。该补偿方法充分利用了多采样率控制器的特点和伺服系统的结构提高了摩擦补偿的输出精度和输出频率，从而实现了更为精确的摩擦补偿效果。

主权项

1.一种数控机床伺服控制系统摩擦误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：1)首先位置插补器(2)向差分器输出位置指令，所述差分器根据位置指令计算得到速度指令输入信号，并传给摩擦指令生成器(1)；2)摩擦指令生成器(1)根据速度指令输入信号计算生成摩擦补偿指令信号(C_r)；3)摩擦补偿器(3)根据摩擦补偿指令信号(C_r)计算得到摩擦补偿值信号，再由第一定时器(7)确定的采样周期下通过第一零阶保持器(5)实现对摩擦补偿器(3)输出的摩擦补偿值信号的保持，所述第一零阶保持器(5)输出前馈补偿量信号(u_cmp)；4)在步骤1)至3)进行的同时，将位置插补器(2)生成的位置指令信号(X_r)与实际反馈测量得到的位置信号(X_a)求差后，作为位置反馈误差信号；使所述位置反馈误差信号通过反馈控制器(4)，在第二定时器(8)确定的采样周期下，得到位置反馈控制量信号；然后通过第二零阶保持器(6)后输出反馈控制信号(u_fd)；将所述反馈控制信号(u_fd)和步骤3)的前馈补偿量信号(u_cmp)按照下式(A)求和得到摩擦误差补偿后的合成控制信号(u_c)：uc(Tui)=ufd(Tfdj)+ucmp(Tcmpk)---(A)]]>式(A)中，为i时刻合成控制器量输出信号u_c的输出采样周期；为j时刻反馈控制量信号u_fd的采样周期；为k时刻摩擦前馈补偿量信号u_cmp的采样周期。