[发明专利]一种直驱高速进给系统伺服参数多目标优化方法

权利要求书

1.一种直驱高速进给系统伺服参数多目标优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，利用迭代最小二乘法对直驱高速进给系统机电集成模型中的实际应用对象的模型参数进行辨识，得到模型参数的辨识模型；

步骤2，利用步骤一得到的模型建立伺服参数多目标优化函数；

步骤3，利用步骤二得到的优化函数，通过搜索算法对多目标约束下的伺服参数进行搜索，得到某一确定运动参数下的伺服控制参数域；

步骤4，根据驱动系统确定需要优化的伺服控制参数以及相应的优化参数范围，根据加工工艺需求，确定运动参数和负载的变化区间；再将确定的运动参数的变化区间带入步骤二中的多目标优化函数，得到多工况对应的最优伺服控制参数库；

步骤5，根据具体零件特点和精度要求，分析各项评价指标所占权重，利用步骤四得到的最优伺服控制参数库确定最终的伺服控制参数值；

步骤6，根据步骤5中最终确定的伺服控制参数值，测试直驱进给系统在不同运动参数下的各项运动性能指标，若满足步骤2中的约束条件，则优化完成；若不满足，重复步骤二和步骤三，直至满足条件，优化过程结束；

步骤2中，伺服参数多目标优化函数包括系统的稳定性指标、位置环性能指标和速度环性能指标；

系统的稳定性指标包含稳定域、幅值裕度和相位裕度三个评价指标：

AM(K_p,K_v,T_v)≥AM^*

PM(K_p,K_v,T_v)≥PM^*

其中，Θ_stable为稳定域；K_p、K_v、T_v分别为位置环比例增益、速度环比例增益和速度环积分时间；AM为幅值裕度，AM^*为幅值裕度最小值；PM为相位裕度，PM^*为相位裕度最小值；

位置环性能指标包含位移跟随误差和位移波动：

Δ(|δx_i|_RMS,K_p,K_v,T_v)≤Δ^*

其中，s_t为位移跟随误差，为跟随误差约束条件，v是进给轴运动速度，Δ^*为位移波动约束条件；

Δ(|δx_i|_RMS,K_p,K_v,T_v)为位移波动，Δ(|δx_i|_RMS,K_p,K_v,T_v)＝|L^-1[[F(s)+F_out(s)]·1/G_r(s)]|_RMS，G_r(s)为干扰传递函数，F(s)和F_out(s)为推力谐波和外界干扰；

速度环性能指标包含速度最大超调量和调整时间：

其中，M_p是速度最大超调量，是最大超调量约束条件；t_s是调整时间，为调整时间约束条件；

步骤3，某一确定运动参数下的伺服控制参数域具体是：

其中，a是运动加速度，m是驱动负载，F是受到的干扰力。

2.根据权利要求1所述的一种直驱高速进给系统伺服参数多目标优化方法，其特征在于，步骤1中，模型参数的辨识模型为：

其中，为进行辨识的模型参数，y(k)为系统输出变量，为数据向量，k为时间序列；其中，模型参数包括电机推力谐波的幅值、频率和相位，电机的电阻和电感以及机械结构参数。