本申请涉及一种伺服动态特性匹配程度定量调节方法、装置、设备及介质，其中，方法包括：根据预设的电机伺服控制系统结构和预设的机械传动系统结构搭建机床轴模型；基于机床轴模型，以位置指令为输入信号，建立复频域下的输入与跟踪误差间的传递函数；优化传递函数，并基于优化后的传递函数，将连续阶跃信号与延时定理结合，通过反拉式变换得到时域下跟踪误差模型；将时域下跟踪误差模型代入伺服动态特性匹配特征值表达式得到位置环比例放大系数与伺服动态特性匹配特征值之间的数量关系，并基于数量关系对伺服动态特性匹配程度进行定量调节。由此，解决了相关技术缺乏伺服控制系统中各参数与匹配程度之间的数学关系，导致优化精度低等问题。精度低等问题。精度低等问题。
【技术实现步骤摘要】
伺服动态特性匹配程度定量调节方法、装置、设备及介质
[0001]本申请涉及伺服控制
，特别涉及一种伺服动态特性匹配程度定量调节方法、装置、设备及介质。
技术介绍
[0002]高端制造业迅速发展对复杂曲面加工精度和加工效率要求越来越高，动态性能是机床加工效率与加工精度的决定性因素，数控机床呈现高速、高精和复合的发展趋势，机床动态性能优化十分重要。伺服动态特性匹配程度是多轴联动数控机床动态性能的重要影响因素之一，机床伺服动态特性匹配优化，相较于优化机床其他动态性能，具有成本低、简单等优点，能显著提升复杂曲面加工精度。因此，机床伺服动态特性匹配优化是多轴联动数控机床动态性能优化的关键环节，已成为提高机床复杂曲面加工精度的最有效手段之一。
[0003]随着多轴联动数控机床伺服动态特性相关研究的深入，机床伺服控制进给系统中的各项参数与伺服动态特性匹配程度之间的关系也逐步明确。目前，伺服动态特性匹配程度对多轴联动数控机床加工精度影响研究，通常调节各轴位置环比例增益系数对伺服动态特性匹配程度控制，探究伺服动态特性匹配程度与机床加工精度之间关系。
[0004]相关技术通常聚焦于伺服动态特性匹配程度对机床加工精度的影响机理以及动态性能测试对伺服动态特性匹配程度的敏感性，没有给出具体的伺服动态特性匹配程度定量调节方法，缺乏伺服控制系统中各参数与匹配程度之间的数学关系，导致优化伺服动态特性匹配程度时精度低等问题。
技术实现思路
[0005]本申请提供一种伺服动态特性匹配程度定量调节方法、装置、设备及介质，以解决相关技术缺乏伺服控制系统中各参数与匹配程度之间的数学关系，导致优化伺服动态特性匹配程度时精度低等问题，可以得到位置环比例放大系数与伺服动态特性匹配特征值之间的数量关系，基于所得到的数量关系实现了对伺服动态特性匹配程度的定量调节。
[0006]本申请第一方面实施例提供一种伺服动态特性匹配程度定量调节方法，包括以下步骤：根据预设的电机伺服控制系统结构和预设的机械传动系统结构搭建机床轴模型；基于所述机床轴模型，以位置指令为输入信号，建立复频域下的输入与跟踪误差间的传递函数；优化所述传递函数，并基于优化后的所述传递函数，将连续阶跃信号与延时定理结合，通过反拉式变换得到时域下跟踪误差模型；以及将所述时域下跟踪误差模型代入伺服动态特性匹配特征值表达式得到位置环比例放大系数与所述伺服动态特性匹配特征值之间的数量关系，并基于所述数量关系对所述伺服动态特性匹配程度进行定量调节。
[0007]可选地，在一些实施例中，所述优化所述传递函数，包括：获取所述机床轴模型中机床轴系统结构参数数量级；根据所述机床轴系统结构参数数量级优化所述传递函数。
[0008]可选地，在一些实施例中，所述优化后的所述传递函数为：
[0009][0010]其中，H(s)为优化后的传递函数，K
pp
为位置环比例放大系数。
[0011]可选地，在一些实施例中，所述预设的电机伺服控制系统采用PID控制结构；所述预设的机械传动系统采用丝杠螺母或蜗轮蜗杆结构。
[0012]可选地，在一些实施例中，所述数量关系为：
[0013][0014]其中，ξ
yx
为伺服动态特性匹配特征值，K
ppx
为x轴位置环比例放大系数，K
ppy
为y轴位置环比例放大系数，τ为伺服周期。
[0015]本申请第二方面实施例提供一种伺服动态特性匹配程度定量调节装置，包括：搭建模块，用于根据预设的电机伺服控制系统结构和预设的机械传动系统结构搭建机床轴模型；建立模块，用于基于所述机床轴模型，以位置指令为输入信号，建立复频域下的输入与跟踪误差间的传递函数；优化模块，用于优化所述传递函数，并基于优化后的所述传递函数，将连续阶跃信号与延时定理结合，通过反拉式变换得到时域下跟踪误差模型；以及调节模块，用于将所述时域下跟踪误差模型代入伺服动态特性匹配特征值表达式得到位置环比例放大系数与所述伺服动态特性匹配特征值之间的数量关系，并基于所述数量关系对所述伺服动态特性匹配程度进行定量调节。
[0016]可选地，在一些实施例中，所述优化模块，还用于：获取所述机床轴模型中机床轴系统结构参数数量级；根据所述机床轴系统结构参数数量级优化所述传递函数。
[0017]可选地，在一些实施例中，所述优化后的所述传递函数为：
[0018][0019]其中，H(s)为优化后的传递函数，K
pp
为位置环比例放大系数。
[0020]可选地，在一些实施例中，所述预设的电机伺服控制系统采用PID控制结构；所述预设的机械传动系统采用丝杠螺母或蜗轮蜗杆结构。
[0021]可选地，在一些实施例中，所述数量关系为：
[0022][0023]其中，ξ
yx
为伺服动态特性匹配特征值，K
ppx
为x轴位置环比例放大系数，K
ppy
为y轴位置环比例放大系数，τ为伺服周期。
[0024]本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的伺服动态特性匹配程度定量调节方法。
[0025]本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如上述实施例所述的伺服动态特性匹配程度定量调节方法。
[0026]由此，本申请实施例具有以下有益效果：
[0027]1、目前尚未有基于伺服控制系统参数的定量伺服动态特性匹配程度调节方法，本申请实施例首先提出了基于位置环比例放大系数直接定量调节两轴间伺服动态特性匹配
程度的方法，为通过调节伺服控制系统中各参数的伺服动态特性匹配程度优化提供理论支撑。
[0028]2、给出了与本申请实施例所提相比为同一类型、相近规格的机床轴系统的简洁的时域下跟踪误差模型，为以跟踪误差模型为基础的研究提供理论支撑。
[0029]3、明确了伺服控制系统中各参数与伺服动态特性匹配特征值间的数学关系，并通过实验验证了所得结论。
[0030]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0031]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0032]图1为根据本申请实施例提供的伺服动态特性匹配程度定量调节方法的流程图；
[0033]图2为根据本申请一个具体实施例提供的AC转台式五轴联动数控机床的整体结构示意图；
[0034]图3为根据本申请一个具体实施例提供的电机伺服控制系统模型示意图；
[0035]图4为根据本申请一个具体实施例提供的机械传动系统模型示意图；
[0036]图5为根据本申请一个具体实施例提供的跟踪误差对比仿真实验结果本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种伺服动态特性匹配程度定量调节方法，其特征在于，包括以下步骤：根据预设的电机伺服控制系统结构和预设的机械传动系统结构搭建机床轴模型；基于所述机床轴模型，以位置指令为输入信号，建立复频域下的输入与跟踪误差间的传递函数；优化所述传递函数，并基于优化后的所述传递函数，将连续阶跃信号与延时定理结合，通过反拉式变换得到时域下跟踪误差模型；以及将所述时域下跟踪误差模型代入伺服动态特性匹配特征值表达式得到位置环比例放大系数与所述伺服动态特性匹配特征值之间的数量关系，并基于所述数量关系对所述伺服动态特性匹配程度进行定量调节。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优化所述传递函数，包括：获取所述机床轴模型中机床轴系统结构参数数量级；根据所述机床轴系统结构参数数量级优化所述传递函数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述优化后的所述传递函数为：其中，H(s)为优化后的传递函数，K
pp
为位置环比例放大系数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的电机伺服控制系统采用PID控制结构；所述预设的机械传动系统采用丝杠螺母或蜗轮蜗杆结构。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数量关系为：其中，ξ
yx
为伺服动态特性匹配特征值，K
ppx
为x轴位置环比例放大系数，K
ppy
为y轴位置环比例放大系数，τ为伺服周期。6.一种伺服动态特性匹配程度定量调节装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：关立文，陈彦羽，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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