專利名稱：一種數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)控機(jī)床技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種數(shù)控機(jī)床誤差補(bǔ)償方法，尤其是一種針對(duì)數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差補(bǔ)償方法。該摩擦誤差補(bǔ)償方法具有高精度、智能化等優(yōu)點(diǎn)
背景技術(shù)：
摩擦是引起高速、高精度數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)誤差主要因素之一，且不利于運(yùn)動(dòng)控制精度的提高。數(shù)控機(jī)床摩擦特征在低速時(shí)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的非線性，主要表現(xiàn)為在速度過(guò)零時(shí)，非線性的摩擦力的作用使得數(shù)控系統(tǒng)無(wú)法通過(guò)自身控制器來(lái)完全消除由摩擦帶來(lái)的不利影響。由于摩擦誤差嚴(yán)重地限制數(shù)控機(jī)床輪廓精度的提高，因此，關(guān)于伺服系統(tǒng)摩擦誤差高精度、智能補(bǔ)償一直是高速、高精度數(shù)控技術(shù)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差補(bǔ)償主要依靠調(diào)試人員工程調(diào)試經(jīng)驗(yàn)且耗時(shí)、費(fèi)力，無(wú)法達(dá)到最優(yōu)摩擦誤差補(bǔ)償效果。由于數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦特性具有時(shí)變特征，為了保持?jǐn)?shù)控機(jī)床加工精度，需要調(diào)試人員不斷調(diào)整相關(guān)摩擦誤差補(bǔ)償參數(shù)導(dǎo)致需要耗費(fèi)大量人力、生產(chǎn)時(shí)間，從而不利于數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)效率的提高。高精度智能摩擦補(bǔ)償方法更為實(shí)際可行有效，可以達(dá)到很高的摩擦誤差補(bǔ)償精度且無(wú)需人工調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，能夠智能匹配最優(yōu)摩擦誤差補(bǔ)償參數(shù)，從而節(jié)省調(diào)試時(shí)間、提高數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差補(bǔ)償方法，該方法采用摩擦誤差學(xué)習(xí)模式與摩擦誤差補(bǔ)償模式。在摩擦誤差學(xué)習(xí)模式下，可自動(dòng)對(duì)數(shù)控機(jī)床摩擦補(bǔ)償特性參數(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，在摩擦誤差補(bǔ)償模式下，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床不同工況下的高精度摩擦補(bǔ)償，從而達(dá)到提高數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)效率及加工精度的目的。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)解決的本發(fā)明種數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差補(bǔ)償方法，包括以下步驟I)首先依據(jù)數(shù)控機(jī)床用戶需求，讀取摩擦誤差補(bǔ)償模塊相關(guān)設(shè)置參數(shù)；2)根據(jù)輸入的參數(shù)，摩擦誤差補(bǔ)償模塊進(jìn)行模塊工作模式選擇；摩擦誤差補(bǔ)償模塊，通過(guò)模塊工作模式選擇，工作在摩擦誤差補(bǔ)償模式或摩擦誤差學(xué)習(xí)模式下，其中摩擦誤差學(xué)習(xí)模式下，摩擦誤差補(bǔ)償模塊通過(guò)粗學(xué)習(xí)器、精學(xué)習(xí)器、智能函數(shù)生成器來(lái)生成精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量函數(shù)；在摩擦誤差補(bǔ)償模式下，摩擦誤差補(bǔ)償模塊通過(guò)精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量函數(shù)、摩擦補(bǔ)償器、反向點(diǎn)判別器、摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)器實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床高精度摩擦補(bǔ)償；3)設(shè)置摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式為摩擦誤差補(bǔ)償模式，當(dāng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)時(shí)，精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量函數(shù)生成精摩擦補(bǔ)償量，摩擦補(bǔ)償器依據(jù)反向點(diǎn)判別器的輸出結(jié)果，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的高精度摩擦補(bǔ)償，在此過(guò)程中，摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)器對(duì)摩擦補(bǔ)償效果進(jìn)行評(píng)價(jià)；4)若摩擦補(bǔ)償效果不滿足要求，根據(jù)實(shí)際摩擦補(bǔ)償效果要求，重新設(shè)置摩擦誤差補(bǔ)償模塊相關(guān)參數(shù)并將摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式設(shè)置為摩擦誤差學(xué)習(xí)模式；
5)設(shè)置摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式為摩擦誤差學(xué)習(xí)模式，數(shù)控機(jī)床按照正余弦粗學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)軌跡程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，摩擦誤差補(bǔ)償模塊采集的相關(guān)運(yùn)動(dòng)信號(hào)，粗學(xué)習(xí)器進(jìn)行相關(guān)計(jì)算從而得到與反向點(diǎn)加速度對(duì)應(yīng)的最優(yōu)粗摩擦補(bǔ)償量數(shù)組；6)在最優(yōu)粗摩擦補(bǔ)償量數(shù)組的基礎(chǔ)上，數(shù)控機(jī)床按照正余弦精學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)軌跡程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，摩擦誤差補(bǔ)償模塊采集相關(guān)運(yùn)動(dòng)信號(hào)，精學(xué)習(xí)器對(duì)最優(yōu)粗摩擦補(bǔ)償量數(shù)組進(jìn)行相關(guān)計(jì)算從而得到與反向點(diǎn)加速度對(duì)應(yīng)的最優(yōu)精摩擦補(bǔ)償量數(shù)組；7)將步驟6)中得到的最優(yōu)精摩擦補(bǔ)償量數(shù)組輸入到智能函數(shù)生成器中，通過(guò)相關(guān)智能算法自動(dòng)生成精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量函數(shù)，摩擦誤差學(xué)習(xí)模式結(jié)束；8)設(shè)置摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式為摩擦誤差補(bǔ)償模式，當(dāng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)時(shí)，精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量函數(shù)根據(jù)數(shù)控機(jī)床所處工況自動(dòng)計(jì)算出精摩擦補(bǔ)償量；摩擦補(bǔ)償器依據(jù)反向點(diǎn)判別器輸出的相關(guān)信號(hào)，將精摩擦補(bǔ)償量脈沖加入到數(shù)控機(jī)床相應(yīng)運(yùn)動(dòng)軸伺服控制器速度環(huán)速度指令中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差的高精度補(bǔ)償；9)若數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，摩擦補(bǔ)償效果不滿足實(shí)際要求，則重復(fù)步驟4)至步驟8)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床摩擦誤差高精度補(bǔ)償并滿足摩擦誤差補(bǔ)償效果要求；進(jìn)一步的，上述步驟I)中，所述摩擦誤差補(bǔ)償模塊相關(guān)參數(shù)為最小加速度Accmin、最大加速度Accmax、加速度區(qū)間I特征值A(chǔ)ccl、加速度區(qū)間2特征值A(chǔ)cc2,上述加速度量均為反向點(diǎn)的加速度值、加速度區(qū)間I步長(zhǎng)數(shù)Numl、加速度區(qū)間2步長(zhǎng)數(shù)Num2、加速度區(qū)間3步長(zhǎng)數(shù)Num3、粗學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)循環(huán)次數(shù)Coase_num、精學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)循環(huán)次數(shù)Fine_num、摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式選擇參數(shù)Frilearn_flag、摩擦補(bǔ)償時(shí)間Fcompen_time、粗學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量初始值Fini_value、粗學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償增量CoaFvalue_step、精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償增量FineFvalue_step,摩擦補(bǔ)償效果要求值Fricmd。上述步驟2)中，所述摩擦誤差補(bǔ)償模塊進(jìn)行其工作模式選擇，如果摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式選擇參數(shù)Frilearn_flag=0,則進(jìn)入摩擦誤差補(bǔ)償模式,如果摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式選擇參數(shù)Frilearn_flag=l,則進(jìn)入摩擦誤差學(xué)習(xí)模式；上述步驟3)中，當(dāng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)時(shí)，精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量函數(shù)依據(jù)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡處于反向點(diǎn)時(shí)的加速度值自動(dòng)計(jì)算出精摩擦補(bǔ)償量。上述步驟5)中，數(shù)控機(jī)床按照正余弦粗學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)軌跡程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，粗學(xué)習(xí)器開(kāi)始工作，反向點(diǎn)判別器依據(jù)摩擦誤差補(bǔ)償模塊采集的運(yùn)動(dòng)位置指令信號(hào)，進(jìn)行反向點(diǎn)判別；當(dāng)反向點(diǎn)判別器判斷出機(jī)床運(yùn)動(dòng)位置指令處于反向點(diǎn)時(shí)，粗摩擦補(bǔ)償發(fā)生器進(jìn)行粗摩擦補(bǔ)償，摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)器進(jìn)行摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)；當(dāng)該反向點(diǎn)加速度下的粗摩擦補(bǔ)償?shù)拇螖?shù)達(dá)到粗學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)循環(huán)次數(shù)時(shí)，粗學(xué)習(xí)加速度更新器將更新后的加速度值輸入到數(shù)控機(jī)床正余弦粗學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)軌跡程序中，從而改變數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡，當(dāng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡反向點(diǎn)加速度值大于Accmax時(shí)，由摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)器得到最優(yōu)摩擦粗補(bǔ)償量數(shù)組，粗學(xué)習(xí)器結(jié)束工作。上述步驟6)中，數(shù)控機(jī)床按照正余弦精學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)軌跡程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，精學(xué)習(xí)器開(kāi)始工作，反向點(diǎn)判別器依據(jù)摩擦補(bǔ)償誤差模塊采集運(yùn)動(dòng)位置指令信號(hào)，進(jìn)行反向點(diǎn)判別；當(dāng)反向點(diǎn)判別器判斷出機(jī)床運(yùn)動(dòng)位置指令處于反向點(diǎn)時(shí)，精摩擦補(bǔ)償發(fā)生器進(jìn)行精摩擦補(bǔ)償，摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)器進(jìn)行摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)；當(dāng)該反向點(diǎn)加速度下的精摩擦補(bǔ)償?shù)拇螖?shù)達(dá)到精學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)循環(huán)次數(shù)時(shí)，精學(xué)習(xí)加速度更新器將更新后的加速度值輸入到數(shù)控機(jī)床正余弦精學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)軌跡程序中，從而改變數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡，當(dāng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡反向點(diǎn)加速度值大于Accmax時(shí)，由摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)器得到最優(yōu)精摩擦補(bǔ)償量數(shù)組，精學(xué)習(xí)器結(jié)束工作。上述步驟8)中，所述摩擦補(bǔ)償器依據(jù)反向點(diǎn)判別器輸出的相關(guān)信號(hào)，將精摩擦補(bǔ)償量生成具有正負(fù)號(hào)的精摩擦補(bǔ)償量脈沖并將該脈沖加入到數(shù)控機(jī)床相應(yīng)運(yùn)動(dòng)軸伺服控制器速度環(huán)速度指令中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差高精度補(bǔ)償。本發(fā)明具有以下有益效果(I)本發(fā)明采用數(shù)控機(jī)床摩擦誤差補(bǔ)償模塊運(yùn)行相關(guān)智能算法，得到數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)在各工況下最優(yōu)精摩擦補(bǔ)償量脈沖，避免了依靠人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)試耗時(shí)且無(wú)法得到最佳摩擦補(bǔ)償參數(shù)等缺點(diǎn)，提高了摩擦誤差補(bǔ)償?shù)木取?2)本發(fā)明可依據(jù)用戶設(shè)置的相關(guān)摩擦誤差補(bǔ)償模塊參數(shù)，通過(guò)對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)的采集與計(jì)算，自動(dòng)地執(zhí)行摩擦誤差學(xué)習(xí)模式或摩擦誤差補(bǔ)償模式，滿足了用戶對(duì)數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差高精度補(bǔ)償?shù)男枨蟆１景l(fā)明采用的摩擦誤差補(bǔ)償方法具有摩擦誤差補(bǔ)償精度高、自動(dòng)智能且無(wú)需用戶調(diào)試經(jīng)驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)，可明顯提高數(shù)控機(jī)床加工精度及生產(chǎn)效率。


圖1是數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差補(bǔ)償基本原理示意圖；圖2是數(shù)控機(jī)床正余弦粗學(xué)習(xí)及精學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖；圖3是粗學(xué)習(xí)器及精學(xué)習(xí)器工作原理圖；圖4是智能函數(shù)生成器工作原理圖；圖5是數(shù)控機(jī)床摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作原理示意圖；圖6是X軸精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量函數(shù)曲線及最優(yōu)精摩擦補(bǔ)償量數(shù)組曲線對(duì)比圖；圖7是y軸精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量函數(shù)曲線及最優(yōu)精摩擦補(bǔ)償量數(shù)組曲線對(duì)比圖；圖8是在F=1000mm/min，R=50mm，x/y軸聯(lián)動(dòng)圓誤差軌跡，其中，圖8 (a)為未摩擦補(bǔ)償?shù)玫降膱A誤差結(jié)果，圖8 (b)為采用本發(fā)明模塊在摩擦誤差補(bǔ)償模式下的圓誤差結(jié)果；圖9是在F=2000mm/min, R=50mm, x/y軸聯(lián)動(dòng)圓誤差軌跡,其中，圖9 Ca)為未采用本發(fā)明的摩擦誤差補(bǔ)償方法得到的圓誤差結(jié)果，圖9 (b)為采用本發(fā)明模塊在摩擦誤差補(bǔ)償模式下的圓誤差結(jié)果；圖10是在F=3000mm/min，R=50mm，x/y軸聯(lián)動(dòng)圓誤差軌跡，其中，圖10 (a)為未摩擦補(bǔ)償?shù)玫降膱A誤差結(jié)果，圖10 (b)為采用本發(fā)明模塊在摩擦誤差補(bǔ)償模式下的圓誤差結(jié)果O
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的數(shù)控機(jī)床伺服控制系統(tǒng)摩擦誤差補(bǔ)償方法包括以下步驟I)首先依據(jù)用戶需求，需設(shè)置的摩擦誤差補(bǔ)償模塊的參數(shù)有最小加速度Accmin、最大加速度Accmax、加速度區(qū)間I特征值A(chǔ)ccl、加速度區(qū)間2特征值A(chǔ)cc2,上述加速度量均為反向點(diǎn)的加速度值、加速度區(qū)間I步長(zhǎng)數(shù)Numl、加速度區(qū)間2步長(zhǎng)數(shù)Num2、加速度區(qū)間3步長(zhǎng)數(shù)Num3、粗學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)循環(huán)次數(shù)Coase_num、精學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)循環(huán)次數(shù)Fine_num、摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式選擇參數(shù)Frilearn_flag、摩擦補(bǔ)償時(shí)間Fcompen_time、粗學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量初始值Fini_value、粗學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償增量CoaFvalue_step、精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償增量FineFvalue_step,摩擦補(bǔ)償效果要求值Fricmd ；2)根據(jù)輸入的相關(guān)參數(shù)，摩擦誤差補(bǔ)償模塊進(jìn)行摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式選擇。如圖5所示,如果摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式選擇參數(shù)Frilearn_flag=0,則進(jìn)入摩擦誤差補(bǔ)償模式，如果摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式選擇參數(shù)Frilearn_flag=l,則進(jìn)入摩擦誤差學(xué)習(xí)模式；3)設(shè)置摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式為摩擦誤差補(bǔ)償模式，即摩擦誤差補(bǔ)償模塊エ作模式選擇參數(shù)Frilearn_flag=0。當(dāng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)時(shí),精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量函數(shù),依據(jù)處于反向點(diǎn)時(shí)的加速度值，自動(dòng)生成精摩擦補(bǔ)償量。摩擦補(bǔ)償器依據(jù)反向點(diǎn)判別器的輸出結(jié)果，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的高精度摩擦補(bǔ)償，在此過(guò)程中，摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)器對(duì)摩擦補(bǔ)償效果進(jìn)行評(píng)價(jià)；4)若摩擦補(bǔ)償效果不滿足要求，即摩擦補(bǔ)償效果要求值Fricmd小于摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)器函數(shù)值F，則需要根據(jù)實(shí)際摩擦補(bǔ)償效果要求，重新設(shè)置摩擦誤差補(bǔ)償模塊相關(guān)參數(shù)，并將摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式設(shè)置為摩擦誤差學(xué)習(xí)模式即設(shè)置Frilearn_flag=l ；5)粗學(xué)習(xí)器工作開(kāi)始，數(shù)控機(jī)床按照特定的正余弦粗學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)軌跡程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。該數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡為正余弦位置軌跡如圖2所示，該軌跡加速度幅值等于其反向點(diǎn)處的加速度值即等效走圓位置軌跡時(shí)的向心加速度值。其證明過(guò)程如下式(I) 一(8)所示。同時(shí)，摩擦誤差補(bǔ)償模塊采集運(yùn)動(dòng)位置指令信號(hào)及機(jī)床工作臺(tái)實(shí)際運(yùn)動(dòng)位置信號(hào)；設(shè)數(shù)控機(jī)床X軸其位置軌跡為正弦曲線，表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟 1)首先依據(jù)數(shù)控機(jī)床用戶需求，讀取摩擦誤差補(bǔ)償模塊相關(guān)設(shè)置參數(shù)； 2)根據(jù)輸入的參數(shù)，摩擦誤差補(bǔ)償模塊進(jìn)行模塊工作模式選擇；摩擦誤差補(bǔ)償模塊，通過(guò)模塊工作模式選擇，工作在摩擦誤差補(bǔ)償模式或摩擦誤差學(xué)習(xí)模式下，其中摩擦誤差學(xué)習(xí)模式下，摩擦誤差補(bǔ)償模塊通過(guò)粗學(xué)習(xí)器、精學(xué)習(xí)器、智能函數(shù)生成器來(lái)生成精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量函數(shù)；在摩擦誤差補(bǔ)償模式下，摩擦誤差補(bǔ)償模塊通過(guò)精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量函數(shù)、摩擦補(bǔ)償器、反向點(diǎn)判別器、摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)器實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床高精度摩擦補(bǔ)償； 3)設(shè)置摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式為摩擦誤差補(bǔ)償模式，當(dāng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)時(shí)，精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量函數(shù)生成精摩擦補(bǔ)償量，摩擦補(bǔ)償器依據(jù)反向點(diǎn)判別器的輸出結(jié)果，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的高精度摩擦補(bǔ)償，在此過(guò)程中，摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)器對(duì)摩擦補(bǔ)償效果進(jìn)行評(píng)價(jià)； 4)若摩擦補(bǔ)償效果不滿足要求，根據(jù)實(shí)際摩擦補(bǔ)償效果要求，重新設(shè)置摩擦誤差補(bǔ)償模塊相關(guān)參數(shù)并將摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式設(shè)置為摩擦誤差學(xué)習(xí)模式； 5)設(shè)置摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式為摩擦誤差學(xué)習(xí)模式，數(shù)控機(jī)床按照正余弦粗學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)軌跡程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，摩擦誤差補(bǔ)償模塊采集的相關(guān)運(yùn)動(dòng)信號(hào)，粗學(xué)習(xí)器進(jìn)行相關(guān)計(jì)算從而得到與反向點(diǎn)加速度對(duì)應(yīng)的最優(yōu)粗摩擦補(bǔ)償量數(shù)組； 6)在最優(yōu)粗摩擦補(bǔ)償量數(shù)組的基礎(chǔ)上，數(shù)控機(jī)床按照正余弦精學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)軌跡程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，摩擦誤差補(bǔ)償模塊采集相關(guān)運(yùn)動(dòng)信號(hào)，精學(xué)習(xí)器對(duì)最優(yōu)粗摩擦補(bǔ)償量數(shù)組進(jìn)行相關(guān)計(jì)算從而得到與反向點(diǎn)加速度對(duì)應(yīng)的最優(yōu)精摩擦補(bǔ)償量數(shù)組； 7)將步驟6)中得到的最優(yōu)精摩擦補(bǔ)償量數(shù)組輸入到智能函數(shù)生成器中，通過(guò)相關(guān)智能算法自動(dòng)生成精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量函數(shù)，摩擦誤差學(xué)習(xí)模式結(jié)束； 8)設(shè)置摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式為摩擦誤差補(bǔ)償模式，當(dāng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)時(shí)，精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量函數(shù)根據(jù)數(shù)控機(jī)床所處工況自動(dòng)計(jì)算出精摩擦補(bǔ)償量；摩擦補(bǔ)償器依據(jù)反向點(diǎn)判別器輸出的相關(guān)信號(hào)，將精摩擦補(bǔ)償量脈沖加入到數(shù)控機(jī)床相應(yīng)運(yùn)動(dòng)軸伺服控制器速度環(huán)速度指令中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差的高精度補(bǔ)償； 9)若數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，摩擦補(bǔ)償效果不滿足實(shí)際要求，則重復(fù)步驟4)至步驟8)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床摩擦誤差高精度補(bǔ)償并滿足摩擦誤差補(bǔ)償效果要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差補(bǔ)償方法，其特征在于步驟I)中，所述摩擦誤差補(bǔ)償模塊相關(guān)參數(shù)為最小加速度Accmin、最大加速度Accmax、加速度區(qū)間I特征值A(chǔ)ccl、加速度區(qū)間2特征值A(chǔ)cc2，上述加速度量均為反向點(diǎn)的加速度值、加速度區(qū)間I步長(zhǎng)數(shù)Numl、加速度區(qū)間2步長(zhǎng)數(shù)Num2、加速度區(qū)間3步長(zhǎng)數(shù)Num3、粗學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)循環(huán)次數(shù)Coase_num、精學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)循環(huán)次數(shù)Fine_num、摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式選擇參數(shù)Frilearn_flag、摩擦補(bǔ)償時(shí)間Fcompen_time、粗學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量初始值Fini_value、粗學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償增量CoaFvalue_step、精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償增量FineFvalue_step,摩擦補(bǔ)償效果要求值Fricmd。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差補(bǔ)償方法，其特征在于步驟2)中，所述摩擦誤差補(bǔ)償模塊進(jìn)行其工作模式選擇，如果摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式選擇參數(shù)Frilearn_flag=0,則進(jìn)入摩擦誤差補(bǔ)償模式,如果摩擦誤差補(bǔ)償模塊工作模式選擇參數(shù)Frilearn_flag=l,貝U進(jìn)入摩擦誤差學(xué)習(xí)模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差補(bǔ)償方法，其特征在于步驟3)中，當(dāng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)時(shí)，精學(xué)習(xí)摩擦補(bǔ)償量函數(shù)依據(jù)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡處于反向點(diǎn)時(shí)的加速度值自動(dòng)計(jì)算出精摩擦補(bǔ)償量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差補(bǔ)償方法，其特征在于步驟5)中，數(shù)控機(jī)床按照正余弦粗學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)軌跡程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，粗學(xué)習(xí)器開(kāi)始工作，反向點(diǎn)判別器依據(jù)摩擦誤差補(bǔ)償模塊采集的運(yùn)動(dòng)位置指令信號(hào)，進(jìn)行反向點(diǎn)判別；當(dāng)反向點(diǎn)判別器判斷出機(jī)床運(yùn)動(dòng)位置指令處于反向點(diǎn)時(shí)，粗摩擦補(bǔ)償發(fā)生器進(jìn)行粗摩擦補(bǔ)償，摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)器進(jìn)行摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)；當(dāng)該反向點(diǎn)加速度下的粗摩擦補(bǔ)償?shù)拇螖?shù)達(dá)到粗學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)循環(huán)次數(shù)時(shí)，粗學(xué)習(xí)加速度更新器將更新后的加速度值輸入到數(shù)控機(jī)床正余弦粗學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)軌跡程序中，從而改變數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡，當(dāng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡反向點(diǎn)加速度值大于Accmax時(shí)，由摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)器得到最優(yōu)摩擦粗補(bǔ)償量數(shù)組，粗學(xué)習(xí)器結(jié)束工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差補(bǔ)償方法，其特征在于步驟6)中，數(shù)控機(jī)床按照正余弦精學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)軌跡程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，精學(xué)習(xí)器開(kāi)始工作，反向點(diǎn)判別器依據(jù)摩擦補(bǔ)償誤差模塊采集運(yùn)動(dòng)位置指令信號(hào)，進(jìn)行反向點(diǎn)判別；當(dāng)反向點(diǎn)判別器判斷出機(jī)床運(yùn)動(dòng)位置指令處于反向點(diǎn)時(shí)，精摩擦補(bǔ)償發(fā)生器進(jìn)行精摩擦補(bǔ)償，摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)器進(jìn)行摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)；當(dāng)該反向點(diǎn)加速度下的精摩擦補(bǔ)償?shù)拇螖?shù)達(dá)到精學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)循環(huán)次數(shù)時(shí)，精學(xué)習(xí)加速度更新器將更新后的加速度值輸入到數(shù)控機(jī)床正余弦精學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)軌跡程序中，從而改變數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡，當(dāng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡反向點(diǎn)加速度值大于Accmax時(shí)，由摩擦補(bǔ)償效果評(píng)價(jià)器得到最優(yōu)精摩擦補(bǔ)償量數(shù)組，精學(xué)習(xí)器結(jié)束工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差補(bǔ)償方法，其特征在于步驟8)中，所述摩擦補(bǔ)償器依據(jù)反向點(diǎn)判別器輸出的相關(guān)信號(hào)，將精摩擦補(bǔ)償量生成具有正負(fù)號(hào)的精摩擦補(bǔ)償量脈沖并將該脈沖加入到數(shù)控機(jī)床相應(yīng)運(yùn)動(dòng)軸伺服控制器速度環(huán)速度指令中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差高精度補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)摩擦誤差補(bǔ)償方法。該模塊具有摩擦誤差學(xué)習(xí)模式與摩擦誤差補(bǔ)償模式。在摩擦誤差學(xué)習(xí)模式下，可自動(dòng)對(duì)數(shù)控機(jī)床摩擦補(bǔ)償特性參數(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，在摩擦誤差補(bǔ)償模式下，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床不同工況下的高精度摩擦誤差補(bǔ)償，本發(fā)明采用的摩擦誤差補(bǔ)償方法具有摩擦誤差補(bǔ)償精度高、自動(dòng)智能且無(wú)需用戶調(diào)試經(jīng)驗(yàn)、便于移植到不同的數(shù)控系統(tǒng)中等優(yōu)點(diǎn)，可明顯提高數(shù)控機(jī)床加工精度及生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)G05B19/404GK103048949SQ20121056365
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月22日
發(fā)明者馮斌, 梅雪松, 孫挪剛, 張東升, 牟恩旭 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)