数控机床轮廓误差的插补预测补偿控制研究.pdf

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1、第1期组合机床与自动化加工技术N0．12012年1月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueJan．2012文章编号：1001—2265(2012)01—0047—04数控机床轮廓误差的插补预测补偿控制研究滕福林，李宏胜，温秀兰，陈桂(南京工程学院自动化学院，南京211100)摘要：伺服系统的基本原则是闭环控制，跟踪误差必然存在。如果多轴联动设备上使用伺服系统驱动进给轴，跟踪误差会引起加工轮廓误差。高精度数控机床要求轮廓误差越小越好。文章在定位过程中的伺服系统位置跟踪误差曲线等效成

2、梯形曲线的基础上，从插补控制器着手研究跟踪误差的预测补偿控制。试验结果证明该控制方法简单有效。关键词：数控机床；轮廓误差；插补控制；预测补偿中图分类号：TH162；TM351文献标识码：AResearchonInperpOlatiOnForecastCompensationControlaboutContourErrorofCNCMachineTENGFu-lin，LIHong-sheng，WENXiu—lan，CHENGuiAutomationDepartmentofNanjingInstituteofTechnology，Nanjin2

3、11100，China)Abstract：Closed—loopcontrolisoneofbasicprinciplesofservosystem，whichwillproducetrackinger—ror．Iftheservosystemisusedinmulti-axismotioncontrolmachine，suchasCNC，contourerrorexistsinevitably．High—performanceCNCrequiressmallestcontour—errorvalue．Inthispaper，Positio

4、ntrackingerrorisequvalenttotrapeziumcurveinapositioningprocessandanovelforecastcompensationcontrolmethodisproposedtodecreasethecontourerror．Theexperimentalresultsprovethatthemethodisnotonlysimpletorealizebutalsopractica1．Keywords：CNC；contourerror；inperpolationcontrol；forec

5、astcompensation偿控制。其中前馈控制用以减小伺服驱动系统本身O引言位置跟踪误差，提高伺服系统跟踪性能”。；交叉耦与步进驱动系统相比，正弦波永磁同步电动机合控制直接把轮廓误差作为控制目标，在多轴联动伺服系统(简称交流伺服系统)具有环保、节能、快场合的各轴之间引入耦合因素，通过各轴之间的协速、高精度的优势，但同时也存在跟踪误差较大的问调匹配，以减小轮廓误差；预测补偿控制是通题。数控机床上，在某一加工速度下，交流伺服系统过复杂的理论和方法对可能造成轮廓误差的各种因跟踪误差的大小将直接决定加工目标的轮廓误差大素进行估计并补偿，例如基于

6、一次模型平滑预测与小。对于高精度数控机床，当然希望实际加工轮廓补偿等方法。这些研究方法目前仍然处于分析和仿误差越小越好¨。既然伺服系统存在位置跟踪误真阶段。差，并且在不影响刚度的情况下，调节伺服系统前向本文在对伺服驱动系统特性和控制器插补原则通道增益对改善位置跟踪性能的能力有限，那么是两方面内容同时进行研究的基础上，提出将伺服系不是可以考虑从数控机床控制器的插补控制算法中统定位过程中的位置跟踪误差等曲线效成梯形曲寻找减小轮廓误差的办法呢?线，从插补控制角度着手，采用对位置跟踪误差的预为减小轮廓误差，学术界开始了一些初步研究。测，给插补控制中

7、插补加速度增加一个提前量，从而目前研究热点是前馈控制、交叉耦合控制和预测补抵消伺服系统执行驱动并加工后产生的轮廓误差，收稿日期：2011—04—18；修回日期：2011一O5—09基金项目：江苏省高校自然科学基金项目(10KJD470001)；南京工程学院科研基金(YKJ201004)；江苏省自然科学基金项目(BK2009350)；江苏省高校自然科学基金项目(10KJD460001)；江苏省自然科学基金项目(BK2011689)作者简介：滕福林(1978一)，男，南京人，南京工程学院自动化学院讲师，博士，研究方向为运动控制系统，(E—mai

8、l)tengfulin0920@163．·48·组合机床与自动化加工技术第1期使目标轨迹和实际加工轨迹近似吻合，达到减小轮轨迹规划数据已定的情况下，在精插补之前增加一廓误差的目的