[发明专利]基于动态模型实现数控系统过象限二次补偿控制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域，尤其涉及补偿算法领域，具体是指一种基于动态模型实现数控系统过象限二次补偿控制的方法。

背景技术

数控设备在工业上应用广泛，现有技术中关于数控设备控制的过象限补偿算法:不同的摩擦条件和机械刚性，在象限切换点处，参与插补运动的各个轴的实际速度不同，机床轴不可能每次都精确的定位到指令值。但各轴的实际位置并不是理想的编程轨迹，尤其在过象限处，产生轮廓误差。在轴的过象限处预先加入额外的速度设定值脉冲，减小轴突然反向运动中由于机械变形、反向间隙或摩擦条件的突变引起的定位轮廓误差。该算法通过采集圆弧加工时在过象限处的反馈数据得到误差信息，根据误差信息拟合出固定的补偿量模型，在圆弧加工时再将补偿量进行补偿。

其存在如下缺点：1、刚开始补偿时，驱动器响应过度提前补偿且补偿过冲造成误差反向；2、缺点1导致后面的补偿强度偏小达不到补偿效果，正向误差仍然存在；3、通过减小补偿强度使得开始补偿时过冲减小但是会导致后面的补偿更加偏小整体误差增加；4、通过增加补偿延时使得开始过冲延缓误差减小但是在后面的某处误差又会增大；5、无法做到有效的使整体误差在一个方向持续缩小；6、补偿模型固定无法自适应，补偿起始速度不为零可能是造成驱动过度响应的因素之一；7、需要不断修改模型或修改参数适应不同的机床过象限补偿。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种基于动态模型实现数控系统过象限二次补偿控制的方法。

为了实现上述目的，本发明的基于动态模型实现数控系统过象限二次补偿控制的方法如下：

该基于动态模型实现数控系统过象限二次补偿控制的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤；

(1)所述的数控系统寻找位置单轴误差在过象限处的补偿起点、补偿终点和补偿最大点；

(2)构造补偿序列，将所述的补偿起点、补偿终点作为补偿区域限定，所述的补偿最大点作为位置误差增大、减小的结点，建立补偿起点到补偿最大点之间的第一动态补偿模型，建立补偿最大点到补偿终点之间的第二动态补偿模型；

(3)利用最小二乘法分别计算所述的步骤(2)中的第一动态补偿模型和第二动态补偿模型与实际位置误差之间的误差，通过二分法求得使所述的第一动态补偿模型和所述的第二动态补偿模型最贴合实际位置误差的区域分配，并以此区域为依据进行实际脉冲补偿；

(4)判断补偿次数是否达到系统预设上限；

(5)如果所述的补偿次数未达到系统预设上限，则继续后续步骤(6)，否则继续后续步骤(8)；

(6)判断经过此次脉冲补偿，所述的位置误差是否达到系统预置的可接受标准；

(7)如果所述的位置误差未达到所述的系统预置的可接受标准，则返回上述步骤(2)，进行二次脉冲补偿，且所述的二次脉冲补偿需对所述的二次补偿前一次的脉冲补偿后产生的2段区域分别进行补偿，否则继续后续步骤(8)；

(8)结束补偿。

较佳地，所述的步骤(2)中的补偿序列通过具有加速度规划功能的算法构造产生。

较佳地，所述的步骤(2)中，所述的第一动态补偿模型速度减小和速度增加区域是在第一动态补偿模型总区域不变的情况下动态分配，所述的第二动态补偿模型速度减小和速度增加区域也在第二动态补偿模型总区域不变的情况下动态分配

采用了该发明中的基于动态模型实现数控系统过象限二次补偿控制的方法，可以在自适应状态下进行二次补偿完成过象限处位置误差的整体缩小。本发明可以得到如下有益效果模型根据实际反馈数据动态变化，可以实现最好的补偿贴合；无需构造多个模型，动态模型可实现自适应补偿；保证误差缩减的稳定性，一次补偿可以使过象限误差有效缩减一倍，二次补偿可以在一次补偿的基础上稳定缩减至少一倍；无需设置过多参数，客户不需要根据机床不断调节补偿强度和补偿延时，时控制更精准，操作更方便。

附图说明

图1为本发明的基于动态模型实现数控系统过象限二次补偿控制的方法的第一次补偿区间图。

图2为本发明的基于动态模型实现数控系统过象限二次补偿控制的方法的第一次补偿后的区间图即第二次补偿区间图。

图3为本发明的基于动态模型实现数控系统过象限二次补偿控制的方法的各段区间动态模型图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

该基于动态模型实现数控系统过象限二次补偿控制的方法，包括以下步骤：