一种基于切削力前馈-反馈控制的进给速度在线优化方法技术

一种基于切削力前馈‑反馈控制的进给速度在线优化方法，其特征在于以优化周期内的切削力峰值稳定在所设定的切削力参考值附近为控制目标，采取前馈与反馈控制相结合的方法自适应优化进给速度。前馈控制器由一系列数据驱动的代理模型依据切削力与切削参数之间的映射关系组合而成，可以直接估计当前的等效切深，进而直接计算出较为可靠的进给速度前馈优化值。反馈控制部分采用经典的PID控制器，负责补偿前馈优化结果的误差，以提高控制精度。最终，约束器约束取值范围和波动范围后生成最终的指令进给速度，以保证加工过程的平稳性。本发明专利技术可以实现更加快速而准确的进给速度在线优化，在保证加工质量的同时尽可能提高机床加工效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉一种数控加工技术，尤其是一种自适应加工技术，具体地说是一种基于切削力前馈-反馈控制的进给速度在线优化方法。

技术介绍

1、加工效率是衡量数控机床性能的重要指标之一。由于实际加工过程是一个具有高度非线性、强时变性的复杂动态过程，为了尽可能地保证加工质量，离线确定工艺参数时往往较为保守，加工效率因此受到限制，设备潜力也没有得到充分发挥。在与加工过程相关的工艺参数中，进给速度是和加工效率最密切相关的可调工艺参数。增大进给速度可以直接提高机床加工效率，但相应的切削力的增大容易引起切削振动、刀具变形甚至刀具损坏，进而严重影响零件尺寸精度和表面质量。因此，通过优化进给速度对切削力进行稳定控制，可以在保证加工质量的同时，尽可能提高加工效率。

2、现有的面向切削力稳定控制的进给速度优化方法可分为进给速度离线优化和进给速度在线优化两种方式。其中离线优化方法受限于切削力理论模型的精度和实际加工过程中的不确定因素，优化结果往往只有参考价值。在线优化方法中，论文《adaptiveexecution of an nc program with feed ra本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于切削力前馈-反馈控制的进给速度在线优化方法，其特征在于：在监测数控加工过程中切削力的基础上，以优化周期内的切削力峰值稳定在设定的切削力参考值附近为控制目标，构建由切削参数估计器和进给速度估计器级联组成的前馈控制器，前馈控制器输出的进给速度前馈指令和反馈控制器输出的进给速度反馈指令叠加后，通过指令约束器约束进给速度取值范围和前后两次指令的波动范围后生成最终的指令进给速度；前馈控制器中的两个估计器均为利用切削力理论预测模型生成的数据建立的数据驱动代理模型，其中切削参数估计器的输入为监测得到的当前优化周期内的切削力峰值和实时进给速度，输出为估计得到当前的等效切深；进给速度估计器的输...

【技术特征摘要】

1.一种基于切削力前馈-反馈控制的进给速度在线优化方法，其特征在于：在监测数控加工过程中切削力的基础上，以优化周期内的切削力峰值稳定在设定的切削力参考值附近为控制目标，构建由切削参数估计器和进给速度估计器级联组成的前馈控制器，前馈控制器输出的进给速度前馈指令和反馈控制器输出的进给速度反馈指令叠加后，通过指令约束器约束进给速度取值范围和前后两次指令的波动范围后生成最终的指令进给速度；前馈控制器中的两个估计器均为利用切削力理论预测模型生成的数据建立的数据驱动代理模型，其中切削参数估计器的输入为监测得到的当前优化周期内的切削力峰值和实时进给速度，输出为估计得到当前的等效切深；进给速度估计器的输入为切削参数估计器的输出和切削力参考值，输出为估计得到的进给速度前馈指令；反馈控制器的输入为切削力参考值和当前优化周期内的切削力峰值的差值，输出为进给速度反馈指令。

2.根据权利要求1所述的基于切削力前馈-反馈控制的进给速度在线优化方法，其特征在于：所述的切削力是指进给轴方向切削力、切削力合力、切向切削力或主轴切削力矩中的一个；当切削力控制对象选取为进给轴方向切削力时，前馈控制器中的两个估计器均需要增加进给方向作为输入，增加的输入用进给方向与机床x轴的夹角表示。

3.根据权利要求1所述的基于切削力前馈-反馈控制的进给速度在线优化方法，其特征在于：所述的前馈控制器中的切削参数估计器和进给速度估计器，采用但不限于前馈神经网络、径向基函数神经网络等数据驱动代理模型；根据进给速度和切深潜在的变化范围并将转速和切宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迎光，刘旭，程英豪，庄其扬，李克，郝小忠，刘长青，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：