[发明专利]一种电主轴铣削颤振时延主动控制方法及其系统

摘要

本公开涉及一种电主轴铣削颤振时延主动控制方法及其系统，应用于包含作动装置的电主轴中，其中所述方法包括步骤将采集电主轴系统相互正交方向上的振动信号、测定的电主轴系统参数以及切削力系数输入到包含状态时延的连续铣削颤振主动控制状态方程；通过将所述连续铣削颤振主动控制状态方程离散化后，使用离散最优控制算法计算电主轴系统的最优主动控制力，进而获得驱动压电作动器对电主轴系统施加主动控制力的驱动电压。采用本公开方法或系统可有效抑制铣削加工时的颤振，扩大铣削稳定域，改善加工效果并提高了加工效率。

主权项

一种电主轴铣削颤振时延主动控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：S100、建立连续铣削颤振主动控制状态方程；S200、将所述连续铣削颤振主动控制状态方程转换为离散控制系统状态方程；S300、利用离散最优控制算法计算所述离散控制系统状态方程，获得最优主动控制力；S400、根据压电作动器驱动电压‑输出力模型，利用计算得到的最优主动控制力计算压电作动器所需的驱动电压，进而驱动压电作动器对电主轴系统施加主动控制力；所述连续铣削颤振主动控制状态方程的建立包括下述步骤：S101、建立包含状态时延的铣削颤振主动控制力学模型：MX··(t)+CX·(t)+KX(t)=bH(t)[X(t-τ)-X(t)]+U(t)]]>式中：其中：M∈R2×2为电主轴系统质量矩阵，C∈R2×2为电主轴系统阻尼矩阵，K∈R2×2为电主轴系统刚度矩阵，X(t)为刀具正交的x，y方向的位移向量，为刀具正交的x，y方向的速度向量，为刀具正交的x，y方向的加速度向量，b为轴向切削深度，τ为切削系统时延,H(t)∈R2×2为切削力变化矩阵，其周期与切削系统时延相同为τ，U(t)为主动控制力，N为刀齿数，ω为电主轴转速；S102、利用傅里叶零阶展开对切削力变化矩阵H(t)在一个周期内平均化：mxmyx··(t)y··(t)+cxcyx·(t)y·(t)+kxkyx(t)y(t)=K11K12K21K22x(t-τ)-x(t)y(t-τ)-y(t)+U(t)]]>其中：K11，K12，K21，K22为平均化后的切削力常数；mx,my为电主轴系统质量矩阵在正交的x，y方向上的分量；cx,cy为电主轴系统阻尼矩阵在正交的x，y方向上的分量；kx,ky为电主轴系统刚度矩阵在正交的x，y方向上的分量；S103、利用步骤S102中的方程建立连续铣削颤振主动控制状态方程：Z·(t)=A0Z(t)+A1Z(t-τ)+BU(t)]]>其中：Z(t)=x(t)x·(t)y(t)y·(t)T;]]>A0=0100-K11-kxmx-cxmx-K12mx00001-K21my0-K22-kymy-cymy;A1=0000K11mx0K12mx00000K21my0K22my0;]]>B=001mx00001my.]]>