[发明专利]一种用于减小机床伺服进给系统跟踪误差的方法

摘要

本发明公开了一种用于减小机床伺服进给系统跟踪误差的方法，其包括如下步骤1)对机床伺服进给系统进行建模，获得伺服进给系统的系统模型；2)建立机床伺服进给系统的摩擦力数学模型并辨识参数；3)利用卡尔曼状态观测器对伺服进给系统的位置变化进行预估，根据预估的位置变化计算伺服进给系统的补偿摩擦力，根据计算的补偿摩擦力对伺服进给系统的摩擦力进行实时动态补偿。本发明通过卡尔曼观测器实现对摩擦力的预估，并通过对摩擦力的补偿从而达到对系统跟踪误差进行精确控制的目的，使得系统能实时观测和预估摩擦力实时变化，并且在控制系统中对其进行补偿，对于减小伺服系统跟踪误差具有显著效果。

主权项

一种用于减小机床伺服进给系统跟踪误差的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)对机床伺服进给系统进行建模，获得伺服进给系统的系统模型；2)建立机床伺服进给系统的摩擦力数学模型并辨识参数；3)利用卡尔曼状态观测器对伺服进给系统的位置变化进行预估，根据预估的位置变化计算伺服进给系统的补偿摩擦力，根据计算的补偿摩擦力对伺服进给系统的摩擦力进行实时动态补偿，进而实现减少机床伺服进给系统的跟踪误差：3.1)建立摩擦力与状态变量X相关联的表达式：F=-Mt0a22a23X-Bmx·;]]>其中，Mt表示伺服进给系统的机械部分总的质量，Bm表示伺服电机的阻尼，x表示伺服进给系统进给轴位移，z表示鬃毛平均变形，δ0表示鬃毛刚度，δ1表示微观阻尼系数，μv表示伺服进给系统进给轴的粘滞摩擦系数，fc表示库伦摩擦力，fs表示最大静摩擦力，vs表示Stribeck效应的特征速度；3.2)建立伺服进给系统的动力学模型离散形式：X(k+1)＝AX(k)+Bu(k)+v(k)；Y(k+1)＝CX(k)+n(k)；X^(k+1)=X^(k)+K[Y(k)-CX(k)^];]]>式中，X(k+1)、X(k)分别表示状态变量X在k+1、k时刻的位置，分别表示状态变量X在k+1、k时刻的估计位置，Y(k)、Y(k+1)分别表示伺服进给系统在k+1、k时刻的输出状态变量，v(k)、n(k)为k时刻白噪声信号，u(k)表示伺服进给系统作用函数，K为增益值，C＝[1 0 0]，3.3)建立状态变量误差的协方差并计算协方差预报P(k+1)，使协方差预报P(k+1)收敛为零，计算得到增益值K，将该增益值K带入式中，计算获得状态变量在k+1时刻的位置3.4)将步骤3.3)中获得的值作为X的输入值带入表达式中，计算获得伺服进给系统的补偿摩擦力；3.5)根据计算的补偿摩擦力对伺服进给系统的摩擦力进行实时动态补偿，进而实现减少机床伺服进给系统的跟踪误差。