[发明专利]一种提高数控机床进给运动精度的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种提高数控机床进给运动精度的方法，属于数控机床控制技术领域。

背景技术

数控机床沿一定轨迹重复加工某零件时，其运动控制需要执行沿一个轨迹的重复运行。目前数控系统的控制并未考虑此类运动的重复特性，每一次运行误差都重复产生。学习控制的思想是通过学习每次运动的误差，对控制量进行修正，从而在下次运动时提高运动的精度。它不需要精确的系统模型，对系统的未建模特性具有一定的鲁棒性，实时计算量小。目前机床数控系统普遍采用位置指令脉冲对各进给轴进行控制，各轴驱动的跟随误差影响数控机床的加工精度。由于数控系统的封闭性、计算机硬软件结构及控制算法的复杂性等原因，其均无进给运动学习功能；且用户无法在现有的数控系统中添加和实现该学习功能。

发明内容

 本发明的目的在于提供一种提高数控机床进给运动精度的方法。常规机床数控系统与进给轴驱动器之间添加本方法及装置，当数控系统控制机床沿一定轨迹重复加工零件时，学习装置会依据一定的学习规则，不断对控制信号进

行修正，减小运动误差，从而达到提高数控机床零件加工精度的目的。

    一种提高数控机床进给运动精度的方法，其特征在于包括以下过程：

    (1)进行批量生产中，将学习装置安装于数控系统和运动驱动器之间，数控系统输出的控制信号经过学习装置处理后再输送给运动驱动器，其中学习装置利用中断程序每0.1-10ms执行一次，完成相应的学习过程；

    (2)在进行第一个零件的加工过程中，利用学习装置读取数控系统输出的控制信号u。(k)和控制信号与实际位置的误差信号e₀(k)，其中k为采样时刻，将上述控制信号U₀(k)和误差信号e₀(k)存储于存储器中；

    (3)在第二个及之后的零件加工时，利用学习装置根据学习策略，计算得到相应采样时刻的控制信号u_j+1(k)并输送给运动驱动器，并且刷新存储器中的控制信号u_j+1(k)和误

差信号e_j+1(k)，其中学习算法为：

       u_j+1(k)=Q(q)[u_j(k)+L(q)e_j(k)]    (1)

    式中：k为采样时间；j为重复学习控制的次数；u，为上次控制信号；e，为上次误差信号；u_j为本次控制信号；Q(q)为保证学习过程稳定的滤波器；L(q)为学习策略。

    上述述滤波器Q(q)选取零相差滤波器，因为零相差滤波器具有仅对信号幅值进行处理而不影响信号相位的优点。 

   上述学习策略为比例学习策略，L(z)=                                                ，其中为比例因子，其对应的学习算法

其中越小，误差减小的过程越平缓，但误差减小的速度越慢；越大，误差减小的过程越快，但误差可能产生震荡。

通过学习提高批量生产中数控机床进给运动精度的方法，其特征在：上述学习策略为比例微分策略，即L(z)=z[K_p+K_d(1-Z^-1)]，其中K_p/K_d。为比例和微分因子，其对应的学习算法

    U_j+1(k)=Q(q){u_j(k)+K_pe_j(k+1)+K_d[e_j(k+1)-e_j(k)]｝

    其中K_p取l；K_d越小，误差减小的过程越平缓，但误差减小的速度越慢；K_d越大，误差减小的过程越快，但误差可能产生震荡。

    学习策略的选择主要根据对误差收敛速度的要求选取，如对误差的收敛速度要求高，则需采用比例微分策略。对误差收敛速度要求不高，但要求算法简单可选用比例学习策略。