带有时间延迟数控机床给进系统的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了带有时间延迟数控机床给进系统的控制方法及系统，根据数控机床给进系统内部运行机理，建立其数学模型；根据数学模型，建立带有增益系数形式的控制器；利用静态增益方法，将原系统状态的数学模型进行坐标变换得到新的系统方程；根据新的系统方程具有时间延迟的特性，构造李雅普诺夫预备泛函；对李雅普诺夫预备泛函求导，并放缩处理；确定静态增益系数的大小，确定一个由丝杠输出的角位移、丝杠输出角位移的变换速率、工作台输出的线位移、工作台输出线位移的变化速率这四个状态以及一组赫尔维兹系数和增益系数组成的控制器，通过反馈的方法能保证机床给进系统的四个状态渐近稳定。相比于以往研究成果中所设计的控制器，本方案所设计的控制器形式简洁有效。

Control method and system of feeding system of CNC machine with time delay

【技术实现步骤摘要】
带有时间延迟数控机床给进系统的控制方法及系统
本专利技术属于控制
，尤其涉及带有时间延迟数控机床给进系统的控制方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。数控机床给进系统是一种典型的复杂机电耦合系统，是集机械、计算机、自动控制等一体的自动控制系统。我国是工业大国，数控机床已成为现代化制造业的关键设备，随着国家科技的迅速发展以及工业过程日趋大型化复杂化，工业生产中对加工零件的复杂度以及精准度的要求日益提高，而这一现象使得对提高数控机床给进系统控制的高效可靠性的研究有着非常迫切的要求。数控机床给进系统本身是一个动力学系统，系统的输入来自电机的扭矩、角位移等，经过滚珠丝杠的扭转刚度、各传动件的转动刚度、工作台的负载以及结合面间的阻尼等过程，最终输出工作台的位移。而数控机床给进系统具有多过程传递的特点，因此在其建模时需要充分考虑到其因某些环境原因造成的时间延迟现象。建模时给与控制器件相关联的某些器件增加一个带有时间延迟的分量,时间延迟现象将会导致现有的控制方法无法合理有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.带有时间延迟数控机床给进系统的控制方法，其特征是，包括：/n根据数控机床给进系统内部运行机理，建立其数学模型；/n根据数学模型，建立带有增益系数形式的控制器；/n利用静态增益方法，将原系统状态的数学模型进行坐标变换得到新的系统方程；/n根据新的系统方程具有时间延迟的特性，构造李雅普诺夫预备泛函；/n对李雅普诺夫预备泛函求导，并放缩处理；/n确定静态增益系数的大小，确定控制器能保证机床给进系统的状态渐近稳定。/n

【技术特征摘要】
1.带有时间延迟数控机床给进系统的控制方法，其特征是，包括：
根据数控机床给进系统内部运行机理，建立其数学模型；
根据数学模型，建立带有增益系数形式的控制器；
利用静态增益方法，将原系统状态的数学模型进行坐标变换得到新的系统方程；
根据新的系统方程具有时间延迟的特性，构造李雅普诺夫预备泛函；
对李雅普诺夫预备泛函求导，并放缩处理；
确定静态增益系数的大小，确定控制器能保证机床给进系统的状态渐近稳定。


2.如权利要求1所述的带有时间延迟数控机床给进系统的控制方法，其特征是，据数控机床给进系统内部运行机理，建立其数学模型时，包括：
建立数控机床给进系统的动力学方程组；
对动力学方程组进行无量纲处理；
将无量纲化方程组改写为矩阵形式。


3.如权利要求1所述的带有时间延迟数控机床给进系统的控制方法，其特征是，根据数学模型，建立带有增益系数形式的控制器：



其中：r是一个的大于1的常数，在下面的过程中会给出其范围；a1、a2为一组赫尔维兹系数，x1、x2、x3、x4为机床给进系统的信号，u1、u2为机床给进系统的控制器。


4.如权利要求1所述的带有时间延迟数控机床给进系统的控制方法，其特征是，利用静态增益方法，将原系统状态的数学模型进行坐标变换得到新的系统方程：
令：z1＝x1、z3＝x3、
则将所设计的控制器带入z系统可得：



其中：z＝(z1z2z3z4)T、F＝(0fd10fd2)T。


5.如权利要求1所述的带有时间延迟数控机床给进系统的控制方法，其特征是，系统带有的时间延迟部分可以放缩为：



其中：

c2＝kc1；
构造带有积分形式的李雅普诺夫预备泛函：



其中：为控制器中对应的正定矩阵，为矩阵的范数。


6.如权利要求1所述的带有时间延迟数控机床给进系统的控制方法，其特征是，对李雅普诺夫函数求导，进行放缩处理。



其中对带有时间延迟的部分进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宪福，朱菲，李含丰，陈现栋，亓亚楠，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37