快刀伺服车削的驱动控制方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种快刀伺服车削的驱动控制方法，包括：根据当前时刻压电陶瓷驱动器的输入电压和负载力，结合预先确定的输入电压和负载力与压电陶瓷驱动器的输出位移之间的切削对应关系，确定压电陶瓷驱动器当前时刻的输出位移；根据输出位移，确定压电陶瓷驱动器的控制电压；根据控制电压调整压电陶瓷驱动器的输入电压，以控制刀具切削。本申请中在刀具对待加工面进行切削过程中，对压电陶瓷驱动器的输入电压进行控制调整时，同时考虑到当前的输入电压和负载力对压电陶瓷驱动器的输出位移的影响，有利于提高压电陶瓷驱动器驱动刀具切削加工的精度。本申请还提供了一种快刀伺服车削的驱动控制装置、设备及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

The driving control method, device, equipment and storage medium of servo turning

【技术实现步骤摘要】
快刀伺服车削的驱动控制方法、装置、设备及存储介质
本专利技术涉及伺服车削加工
，特别是涉及一种快刀伺服车削的驱动控制方法、装置、设备以及计算机可读存储介质。
技术介绍
近年来，随着光电子技术、航空航天技术等高新技术的发展，复杂面型的微结构元件的需求越来越大。但是由于这类元件的表面形状复杂，精度要求非常高，传统加工方法已经难以满足其要求，一种新型加工方法——压电陶瓷驱动的快刀伺服车削加工技术(FastToolServo,FTS)随之产生。这种基于压电陶瓷位移特性的FTS系统继承了压电陶瓷驱动器(PiezoelectricCeramicActuators，PEAs)的诸多优点：位移分辨率高、频率响应快、承载力较大以及精度高等；并且同时能够满足主轴在高速旋转的情况下，刀具需要跟随工件面型起伏变化、小范围的轴向快速进给运动、切削力随着切削深度快速变化、面型精度对刀具定位精度的要求高等，进行高精度的光学微结构表面加工的需求。由于压电陶瓷材料具有明显的迟滞特性：正反向电压—位移特性曲线没有重复性，存在着回差，即压电陶瓷位移上升曲线和下降曲线之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快刀伺服车削的驱动控制方法，其特征在于，包括：/n根据当前刀具切削待加工面的切削进程，确定压电陶瓷驱动器的负载力；/n根据当前时刻所述压电陶瓷驱动器的输入电压和所述负载力，结合预先确定的输入电压和负载力与所述压电陶瓷驱动器的输出位移之间的切削对应关系，确定所述压电陶瓷驱动器当前时刻的输出位移；/n根据所述输出位移和参考输出位移之间的偏差，确定所述压电陶瓷驱动器的控制电压；/n根据所述控制电压调整所述压电陶瓷驱动器的输入电压，以控制所述刀具切削。/n

【技术特征摘要】
1.一种快刀伺服车削的驱动控制方法，其特征在于，包括：
根据当前刀具切削待加工面的切削进程，确定压电陶瓷驱动器的负载力；
根据当前时刻所述压电陶瓷驱动器的输入电压和所述负载力，结合预先确定的输入电压和负载力与所述压电陶瓷驱动器的输出位移之间的切削对应关系，确定所述压电陶瓷驱动器当前时刻的输出位移；
根据所述输出位移和参考输出位移之间的偏差，确定所述压电陶瓷驱动器的控制电压；
根据所述控制电压调整所述压电陶瓷驱动器的输入电压，以控制所述刀具切削。


2.如权利要求1所述的快刀伺服车削的驱动控制方法，其特征在于，预先确定所述切削对应关系的过程包括：
采集所述压电陶瓷驱动器空载状态下，输出位移随输入电压变化的位移电压数据组；
根据基本PI模型的单阈值算子，和所述位移电压数据组，确定所述压电陶瓷驱动器的输出位移和输入电压之间的第一对应关系；
采集所述压电陶瓷驱动器的输入电压恒定状态下，输出位移随负载力变化的位移负载力数据组；
根据基本PI模型的单阈值算子，和所述位移负载力数据组，确定所述压电陶瓷驱动器的输出位移和负载力之间的第二对应关系；
获得所述压电陶瓷驱动器的输出位移，在输入电压和负载力共同耦合变化作用下的位移电压负载数据组；
根据所述位移电压负载数据组，确定所述压电陶瓷驱动器的输出位移与输入电压和负载力的第三对应关系；
根据所述第一对应关系、所述第二对应关系以及所述第三对应关系，确定所述切削对应关系。


3.如权利要求2所述的快刀伺服车削的驱动控制方法，其特征在于，采集每组所述位移电压负载数据组过程包括：
采集所述压电陶瓷驱动器在预设输入电压和预设负载力共同作用下的第一输出位移；
分别获得所述压电陶瓷驱动器在所述预设输入电压和所述预设负载力的作用下的第二输出位移和第三输出位移；
将所述第一输出位移减去所述第二输出位移和所述第三输出位移，获得所述压电陶瓷驱动器在所述在预设输入电压和预设负载力耦合作用下的输出位移；
所述根据所述位移电压负载数据组，确定所述压电陶瓷驱动器的输出位移与输入电压和负载力的第三对应关系包括：
将所述位移电压负载数据组中包含的多组输入电压值和负载力大小以及对应的输出位移值作为样本数据，进行BP神经网络训练，确定所述第三对应关系。


4.如权利要求3所述的快刀伺服车削的驱动控制方法，其特征在于，所述根据基本PI模型的单阈值算子，和所述位移电压数据组，确定所述压电陶瓷驱动器的输出位移和输入电压之间的第一对应关系包括：
根据基本PI模型的单阈值算子，确定所述压电陶瓷驱动器的输出位移和输入电压满足：其中，z(u,t)为所述压电陶瓷驱动器随输入电压变化的输出位移；u(t)为输入电压，ri为第一阈值，wi为第一权重值，T为所述输入电压每次变化间隔的时长；
设定确定所述压电陶瓷驱动器的输出位移和输入电压之间满足的所述第一对应关系式为：

其中，ki是第一参数斜率，bi为第一偏移系数，为输入电压变化率；
根据所述压电陶瓷驱动器的输出位移和输入电压满足的关系式，结合所述位移电压数据组，获得所述第一阈值ri、所述第一参数斜率ki以及所述第一偏移系数bi；
相应地，根据基本PI模型的单阈值算子，和所述位移负载力数据组，确定所述压电陶瓷驱动器的输出位移和负载力之间满足的所述第二对应关系：

其中，z(F,t)为所述压电陶瓷驱动器随负载力变化的输出位移；F(t)为负载力；si为第二阈值，mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：张略，周小冲，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32