[发明专利]五轴数控机床解耦的轮廓误差控制方法

说明书

本发明公开了一种五轴数控机床解耦的轮廓误差控制方法，用于解决现有五轴轮廓误差控制方法通用性差的技术问题。技术方案是首先通过在线五轴轮廓误差估计方法计算轮廓误差矢量和切向追踪误差矢量；然后针对各个驱动轴设计出稳定法向轮廓误差控制器，输入为轮廓误差矢量，输出为各个轴的法向轮廓误差控制分量；接着针对各个驱动轴设计出稳定的切向追踪误差控制器，输入为切向追踪误差矢量，输出为各个轴的切向追踪误差控制分量；最后将各个轴的法向轮廓误差控制分量和切向追踪误差控制分量直接相加，得到总的控制信号来控制各个驱动轴。本发明通过切向追踪误差控制与法向轮廓误差控制的解耦，具有通用性，能够集成滑膜、自适应或迭代学习控制器。

技术领域

本发明涉及一种五轴轮廓误差控制方法，特别涉及一种五轴数控机床解耦的轮廓误差控制方法。

背景技术

文献1“X.Li,H.Zhao,X.Zhao,H.Ding,Dual sliding mode contouring controlwith high accuracy contour error estimation for five-axis cnc machine tools,International Journal of Machine Tools and Manufacture 108(2016)74–82.”公开了一种使用双滑模控制器来实现五轴轮廓误差控制的方法。该方法通过在在追踪误差滑模面中加入轮廓误差分量来实现轮廓误差控制。但该方法无法实现切向追踪误差控制与法向轮廓误差控制的解耦，不具有通用性，使得该控制方案无法集成其他先进控制器。

文献2“J.Yang,H.-T.Zhang,H.Ding,Contouring error control of the toolcenter point function for five-axis machine tools based on model predictivecontrol,International Journal of Advanced Manufacturing Technology 88(2017)2909–2919.”公开了一种使用模型预测控制来实现五轴刀尖点轮廓控制的方法。该方法通过使用雅克比矩阵来线性近似轮廓误差与追踪误差之间的关系，将预测得到的刀尖轮廓误差加入到追踪误差控制方程中来实现轮廓误差控制。但该方法无法实现切向追踪误差控制与法向轮廓误差控制的解耦，不具有通用性，使得该控制方案无法集成其他先进控制器。

以上文献存在的不足是：均无法实现切向追踪误差控制与法向轮廓误差控制的解耦，从而不具有通用性，使得该控制方案无法集成其他先进控制器。

发明内容

为了克服现有五轴轮廓误差控制方法通用性差的不足，本发明提供一种五轴数控机床解耦的轮廓误差控制方法。该方法首先通过在线五轴轮廓误差估计方法计算轮廓误差矢量和切向追踪误差矢量；然后针对各个驱动轴设计出稳定法向轮廓误差控制器，输入为轮廓误差矢量，输出为各个轴的法向轮廓误差控制分量；接着针对各个驱动轴设计出稳定的切向追踪误差控制器，输入为切向追踪误差矢量，输出为各个轴的切向追踪误差控制分量；最后将各个轴的法向轮廓误差控制分量和切向追踪误差控制分量直接相加，得到总的控制信号来控制各个驱动轴。本发明实现了切向追踪误差控制与法向轮廓误差控制的解耦，从而具有通用性，可以集成各种先进控制器，如滑膜控制器、自适应控制器、迭代学习控制器等。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种五轴数控机床解耦的轮廓误差控制方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、计算当前t_c时刻的工件坐标系下五轴加工指令轨迹上距离刀轴实际位置最近的点：

q₀(t_c)＝q_r(t_c0)