一种基于复合自抗扰控制的FTS控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于复合自抗扰控制的FTS控制方法，属于精密加工领域。所述方法在构建FTS系统模型时，引入了完全未知的迟滞非线性函数、状态时滞和时变时滞的双时滞系统以及内部未建模动态非线性，针对所构建的FTS系统模型设计的控制器将迟滞时滞及系统内部的动态非线性性视为对FTS系统的总扰动，由线性观测器实时估计，并利用自适应神经网络逼近未知的非线性误差函数，实现迟滞时滞补偿功能。从而较好描述精密切削过程中的颤振现象，解决了现有FTS模型无法解释和预测切削颤振导致的幅值失真现象、稳定振幅与切削参数的关系、跳变现象对切削过程稳定性的影响及外界干扰对切削精度影响等问题。削精度影响等问题。削精度影响等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于复合自抗扰控制的FTS控制方法


[0001]本专利技术涉及一种基于复合自抗扰控制的FTS控制方法，属于精密加工领域。

技术介绍

[0002]在追求产品小型化、集成化的今天，微机械零件被广泛应用于信息处理、空间技术和光纤通讯等诸多领域。微机械零件的加工过程通常是在车床上安装有快速响应能力的刀具微进给伺服系统完成的，刀具微进给伺服系统又称快速刀具伺服(Fast Tool Servo，FTS)系统，车削过程中，FTS驱动刀具完成高频高精度跟踪运动，是加工微纳米级零件的关键部件。
[0003]现有的FTS包括压电陶瓷型FTS、磁致伸缩型FTS、洛伦兹力FTS以及麦克斯韦力FTS；其中压电陶瓷型FTS具有响应速度快，加速度高、频响范围可达数千赫兹等优点，因此在非轴对称车削中得到了广泛应用并取得了良好效果，但是由于精密车削过程往往因为自激振动而产生切削颤振，不仅会影响加工质量，限制切削效率，还会产生噪声污染，增大系统机械磨损，大大降低了机床和刀具的使用寿命。由于切削颤振机理的复杂性以及切削过程众多干扰因素影响，很难对其进行有效的预测和消除。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于复合自抗扰控制的FTS控制方法，所述方法应用于压电陶瓷型FTS中，所述压电陶瓷型FTS包括主轴、工作间、切刀以及压电作动器，其中切刀通过弹簧与压电作动器相连；其特征在于，所述方法包括：步骤1：基于主轴旋转下的状态时滞β1、压电作动器迟滞非线性以及内部未建模动态非线性的结合，以及切刀横向给进产生的时变时滞β2建立FTS系统模型；所述内部未建模动态非线性指压电陶瓷型FTS中除时变时滞、状态时滞以及迟滞非线性之外的其他未能明确的动态非线性总和；步骤2：针对步骤1建立的FTS系统模型，将系统中主轴旋转下的状态时滞β1、压电作动器迟滞非线性以及内部未建模动态非线性的结合，以及切刀横向给进产生的时变时滞β2视为总扰动，采用线性自抗干扰控制器对总扰动进行初步估计；步骤3：针对步骤2采用线性自抗干扰控制器对总扰动进行初步估计所产生的估计误差，采用BP神经网络控制器逼近对总扰动的估计误差，从而确定对总扰动的精确估计；步骤4：根据步骤2和3最终得到的总扰动的精确估计对系统进行补偿，实现对压电陶瓷型FTS的精确跟踪。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1中针对压电作动器迟滞非线性，采用Backlash模型描述。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：压电陶瓷型FTS系统的动力学过程描述为：其中x表示工件切削厚度的波动部分，m、c和k分别是金属切削机的等效质量、阻尼系数和弹簧刚度，k
a
是压电作动器的弹簧刚度，u是应用于压电作动器的控制输入信号，F1表示切削力的变化量，表示为：F1＝k
m
v(t)
ꢀꢀ
(2)其中k
m
是常数，v(t)是切削厚度随时间的变化率，表示为：v(t)＝x
‑
αx(t
‑
β)
ꢀꢀ
(3)其中β是连续切削之间的时间间隔，α是重叠因子；切削力变化与切削厚度变化相关的非线性函数表示为：F1＝H(v)＝H(x
‑
αx(t
‑
β))
ꢀꢀ
(4)其中H(v)由线性函数f(v(t))和有界非线性函数h
·
v(t)构成，分别表示时滞特性和迟滞特性，即：H(v)＝h
·
v(t)+f(v(t))
ꢀꢀ
(5)其中，h表示压电作动器迟滞非线性；因此，将式(3)代入式(1)可得：其中，状态时滞β1为主轴旋转产生的时间延迟，当主轴转速Ω变化时，Ω和β1满足如下关系：
时变时滞β2为0到1之间均匀分布的随机数...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊伟丽，刘文韬，马君霞，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：