專利名稱：一種基于遺傳算法的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)參數(shù)自動(dòng)調(diào)整裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于控制領(lǐng)域，涉及多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整，尤其涉及一種基于遺傳算法的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)參數(shù)自動(dòng)調(diào)整裝置。
背景技術(shù)：
數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)伺服參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能具有重要的影響，伺服進(jìn)給系統(tǒng)的位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)等控制大多采用PID控制方法，其中位置環(huán)比例增益、速度環(huán)增益以及積分增益決定系統(tǒng)的位置控制性能，對(duì)于這些參數(shù)的調(diào)整目前大多還是基于經(jīng)驗(yàn)或試湊的方法。通常對(duì)于各伺服進(jìn)給軸分別按照電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)分別調(diào)整各對(duì)應(yīng)參數(shù)，但按照該方法調(diào)整伺服進(jìn)給參數(shù)其缺點(diǎn)一方面十分費(fèi)時(shí)，另一方面通過(guò)該方法往往未能考慮各環(huán)伺服參數(shù)之間的影響，對(duì)于多軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于是對(duì)各軸伺服參數(shù)分別調(diào)整，獲得的系統(tǒng)性能并不能達(dá)到最優(yōu)，尤其不能獲得理想的輪廓控制精度。本實(shí)用新型提出一種多軸數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)伺服參數(shù)同步自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整方法和裝置，通過(guò)該方法可實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床較小的輪廓誤差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是通過(guò)基于遺傳方法對(duì)兩個(gè)軸的伺服參數(shù)進(jìn)行同步自動(dòng)優(yōu)化設(shè)置，使兩軸聯(lián)動(dòng)輪廓誤差達(dá)到最小，實(shí)現(xiàn)輪廓加工精度控制。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提出一種基于遺傳算法的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)參數(shù)自動(dòng)調(diào)整裝置，包括計(jì)算機(jī)1、數(shù)據(jù)采集卡2、數(shù)控系統(tǒng)串行接口或以太網(wǎng)口 3、數(shù)控裝置4、伺服電機(jī)、機(jī)械裝置，數(shù)據(jù)采集卡2插于計(jì)算機(jī)1主板插槽，并通過(guò)串行接口或以太網(wǎng)與數(shù)控裝置輸入輸出端口相連。由計(jì)算機(jī)運(yùn)行遺傳算法，同步獲取兩軸位置信息，設(shè)置機(jī)床伺服參數(shù)。采用遺傳算法對(duì)多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)參數(shù)包括位置環(huán)增益、速度環(huán)增益及積分常數(shù)進(jìn)行同步自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整。本實(shí)用新型的基于遺傳算法的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)參數(shù)自動(dòng)調(diào)整裝置工作方法是首先，確定系統(tǒng)需要調(diào)整的伺服參數(shù)，如對(duì)于兩軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床需要調(diào)節(jié)的X軸和Y軸伺服進(jìn)給系統(tǒng)的位置環(huán)增益Kpx (5)、Kpy (8)，速度環(huán)增益Kvx (6)、Kvy (9)和積分常數(shù) Ivx (7)、Ivy (10)。其次，通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法分別對(duì)各運(yùn)動(dòng)軸各要調(diào)整的伺服參數(shù)(5)-(10)確定各不致引起系統(tǒng)振動(dòng)的合理取值范圍。第三，對(duì)所需優(yōu)化的每一參數(shù)(5) - (10)，在所確定的參數(shù)范圍內(nèi)任取一值，作為遺傳算法的初值，進(jìn)行實(shí)值編碼，通過(guò)串行口或以太網(wǎng)口( 設(shè)定系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，并確定系統(tǒng)允許的圓輪廓誤差值。[0010]第四，令系統(tǒng)以給定的進(jìn)給速度和半徑進(jìn)行圓運(yùn)動(dòng)。用數(shù)據(jù)采集卡2，同步采集兩軸的實(shí)際位置，計(jì)算圓運(yùn)動(dòng)誤差值，比較該值是否小于設(shè)定圓輪廓誤差值，若是則所取的初值即可作為優(yōu)化的伺服參數(shù)。第五，若實(shí)際圓運(yùn)動(dòng)輪廓誤差大于設(shè)定的值，則以給定的交叉概率Pc、變異概率 Rn，生成新的子代，并將相應(yīng)的參數(shù)值賦值給伺服進(jìn)給系統(tǒng)相應(yīng)參數(shù)，令系統(tǒng)以給定的進(jìn)給速度和半徑進(jìn)行圓運(yùn)動(dòng)。用數(shù)據(jù)采集卡O)，同步采集兩軸的實(shí)際位置，計(jì)算對(duì)應(yīng)的圓運(yùn)動(dòng)誤差值，比較該值是否小于設(shè)定圓輪廓誤差值，若是則此時(shí)的參數(shù)值即可作為優(yōu)化的伺服參數(shù)。第六，若實(shí)際圓運(yùn)動(dòng)輪廓誤差大于設(shè)定的值，則以給定的交叉概率Pc、變異概率 Rn，生成新的子代，并重復(fù)第五步，直到實(shí)際圓運(yùn)動(dòng)輪廓誤差小于設(shè)定值，此時(shí)的參數(shù)值即為優(yōu)化的伺服參數(shù)。

圖1是本實(shí)用新型的組成原理圖。圖2是本實(shí)用新型的基于遺傳算法的多軸伺服參數(shù)調(diào)整流程圖。
具體實(shí)施方式
首先，確定系統(tǒng)需要調(diào)整的伺服參數(shù)，如對(duì)于兩軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床需要調(diào)節(jié)的X軸和Y軸伺服進(jìn)給系統(tǒng)的位置環(huán)增益Kpx (5)、Kpy (8)，速度環(huán)增益Kvx (6)、Kvy (9)和積分常數(shù) Ivx (7)、Ivy (10)。其次，通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法確定要調(diào)整的參數(shù)(5)-(10)的范圍，即不致引起機(jī)床振動(dòng)合理參數(shù)范圍。第三，對(duì)所需優(yōu)化的每一參數(shù)(5) - (10)，在所確定的參數(shù)范圍內(nèi)任取一值，作為遺傳算法的初值，進(jìn)行實(shí)值編碼，并確定系統(tǒng)允許的圓輪廓誤差值F。通過(guò)串行口或以太網(wǎng)口 (3)設(shè)定系統(tǒng)對(duì)應(yīng)參數(shù)值(5)-(10)。第四，令系統(tǒng)以給定的進(jìn)給速度和半徑R進(jìn)行圓運(yùn)動(dòng)。用數(shù)據(jù)采集卡2，同步采集兩軸的實(shí)際位置(Xi，Yi)，根據(jù)獲得實(shí)際圓運(yùn)動(dòng)各點(diǎn)坐標(biāo)值(Xi，Yi)及給定的圓心坐標(biāo)值
(Xe, Yc)，按照β· = Σ|払-x/K)2-寧N為采樣點(diǎn)的數(shù)目，計(jì)算圓運(yùn)動(dòng)誤差值，比較該值是 1=1 ，
否小于設(shè)定圓輪廓誤差值F，若是則所取的初值即可作為優(yōu)化的伺服參數(shù)。第五，若實(shí)際圓運(yùn)動(dòng)輪廓誤差大于設(shè)定的值F，則以給定的交叉概率Pc、變異概率 Rn，生成新的子代，并通過(guò)串行口或以太網(wǎng)口(3)將相應(yīng)的參數(shù)值賦值給伺服進(jìn)給系統(tǒng)相應(yīng)的參數(shù)(5)-(10)。令系統(tǒng)以給定的進(jìn)給速度和半徑進(jìn)行圓運(yùn)動(dòng)。用數(shù)據(jù)采集卡O)，同步采集兩軸的實(shí)際位置(Xi，Yi)，根據(jù)獲得實(shí)際圓運(yùn)動(dòng)各點(diǎn)坐標(biāo)值(Xi，Yi)及給定的圓心
坐標(biāo)值(Xe，Yc)，按照及= - )2邛剛放N為采樣點(diǎn)的數(shù)目，計(jì)算圓運(yùn)動(dòng)誤差值，比較
1=1 ,
該值是否小于設(shè)定圓輪廓誤差值F，若是則這時(shí)機(jī)床運(yùn)行所采用的參數(shù)值即可作為優(yōu)化的伺服參數(shù)。第六，若實(shí)際圓運(yùn)動(dòng)輪廓誤差大于設(shè)定的值F，則以給定的交叉概率Pc、變異概率Rn，生成新的子代，并重復(fù)第五步，直到實(shí)際圓運(yùn)動(dòng)輪廓誤差小于設(shè)定值，此時(shí)的參數(shù)值即為優(yōu)化的伺服參數(shù)。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
僅限于此，對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1. 一種基于遺傳算法的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)參數(shù)自動(dòng)調(diào)整裝置，其特征在于包括計(jì)算機(jī)(1)、數(shù)據(jù)采集卡O)、數(shù)控系統(tǒng)串行接口或以太網(wǎng)口(3)、數(shù)控裝置、伺服電機(jī)和機(jī)械裝置，數(shù)據(jù)采集卡( 插于計(jì)算機(jī)(1)主板插槽、并通過(guò)串行接口或以太網(wǎng)與數(shù)控裝置輸入輸出端口相連；由計(jì)算機(jī)運(yùn)行遺傳算法，同步獲取兩軸位置信息，設(shè)置機(jī)床伺服參數(shù)；采用遺傳算法對(duì)多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)參數(shù)包括位置環(huán)增益、速度環(huán)增益及積分常數(shù)進(jìn)行同步自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于遺傳算法的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)參數(shù)自動(dòng)調(diào)整裝置，其特征包括計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)控系統(tǒng)串行接口或以太網(wǎng)口、數(shù)控裝置、伺服電機(jī)、機(jī)械裝置，數(shù)據(jù)采集卡插于計(jì)算機(jī)主板插槽，并通過(guò)串行接口或以太網(wǎng)與數(shù)控系統(tǒng)輸入輸出端口相連。由計(jì)算機(jī)運(yùn)行遺傳算法，同步獲取兩軸位置信息，并通過(guò)串行接口或以太網(wǎng)口設(shè)置機(jī)床對(duì)應(yīng)伺服參數(shù)。采用遺傳算法對(duì)多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)參數(shù)包括位置環(huán)增益、速度環(huán)增益及積分常數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，使機(jī)床圓運(yùn)動(dòng)輪廓誤差不大于給定的輪廓誤差值，從而實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)參數(shù)同步自動(dòng)調(diào)整。
文檔編號(hào)G05B19/19GK202041822SQ201120049518
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者姜歌東, 孫挪剛, 張東升, 梅雪松, 郭亮 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)