[发明专利]一种数控机床伺服系统控制参数优化方法

摘要

本发明公开了一种数控机床伺服系统控制参数优化方法。数控机床伺服系统的控制参数优化影响了机床的最高移动速度、定位精度、重复定位精度等重要指标，进而决定了加工工件的轮廓精度与表面质量。然而数控机床伺服系统控制参数种类繁多、参数相互之间耦合性强且呈非线性特性，并且随着数控机床联动轴数的增加而更加复杂。本发明提出一种数控机床伺服系统控制参数的自动优化方法。该方法可以对多轴、多伺服系统控制参数进行实时同步优化且具有寻优效率高、控制参数收敛速度快、可移植到不同的数控系统中进行使用等优点，能够在各种工况下，寻找出最优的数控机床伺服系统控制参数值。

主权项

一种数控机床伺服系统控制参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1）首先确定需要优化的数控机床伺服系统控制参数及每次优化过程中参数范围、参数的样本数、优化结束准则、最大优化次数、全局搜索能力及局部搜索能力量化指标，需要优化的伺服系统控制参数根据用户需要确定；所述参数范围为该数控机床伺服系统控制参数所选范围边界值，为引起机床不稳定工作状态的临界控制参数值；每次优化过程中参数的样本为要优化的参数的一个组合，是优化过程中伺服控制系统参数的基本单位，样本数为一次优化过程中生成的样本总数，为恒定值并由用户指定；每次优化过程中参数的最大优化次数为优化过程不能满足优化结束准则方程时，优化过程进行的次数；当达到该次数时，优化过程结束，给出当前最佳的样本值并更新到伺服控制系统中；全局搜索能力为优化算法的一项参数量化指标，数值取值范围为0‑1，由用户指定；数值越大全局搜索能力越强；局部搜索能力为优化算法的一项参数量化指标，数值取值范围为0‑1，由用户指定；数值越大局部搜索能力越强；需要优化的伺服系统控制参数为三环伺服控制系统内的参数，由用户指定需要优化哪些控制参数；2）数控机床伺服系统各控制参数范围输入到伺服控制参数生成器中；该伺服控制参数生成器根据输入的伺服系统各控制参数范围生成相应的伺服系统各控制参数值样本集合；3）依据伺服控制参数生成器生成的各控制参数样本集合值依次更新相应的伺服控制参数；伺服系统控制参数每更新一次，数控机床都按照特 定的测试轨迹指令控制数控机床伺服系统工作，并实时采集相应数控机床运动位置信息；4）依据数控机床运动位置信息及运动位置指令信息，通过适应度函数评价方法对数控机床伺服控制系统动态性能进行综合评价；根据适应度函数值组合，选出伺服系统控制参数最佳样本组合；5）将伺服系统控制参数最佳样本组合所对应的适应度函数值输入优化结束准则，如果满足优化结束条件则此样本参数组合为最终优化结果，若不满足优化结束条件，则将样本集合输入到控制参数优化器；6）控制参数优化器对样本集合进行选择、复制、交叉、变异操作生成新的控制参数样本集合；重复步骤3）至6），若达到最大优化次数后仍不满足优化结束条件，则给出最佳控制参数样本组合对应的控制参数值，优化过程结束；否则，满足优化结束条件后，给出最佳控制参数样本组合对应的控制参数值，优化过程结束。