基于编码器反馈的数控系统主轴闭环控制方法

专利主权项内容

1.基于编码器反馈的数控系统主轴闭环控制方法，其特征在于，包括：S1：采集组历史数控特征数据，历史数控特征数据包括主轴影响特征数据以及与主轴影响特征数据对应的主轴特征数据集合，将主轴特征数据集合进行编号；所述主轴影响特征数据包括工件材质、工件厚度、环境温度、环境湿度与路径控制程序；所述主轴特征数据集合包括主轴位置集合与主轴转速集合；S2：基于历史数控特征数据训练出预测主轴特征数据集合编号的数据标定模型；S3：将实时主轴影响特征数据输入数据标定模型，获取预测的主轴特征数据集合编号；将预测主轴特征数据集合编号对应的主轴特征数据集合作为目标主轴特征数据集合，将目标主轴特征数据集合作为本次数控设备的连续变化的控制参数，连续变化的控制参数包括数控加工开始时至结束时个时刻一一对应的/>组目标主轴特征数据，/>为大于1的整数；S4：在数控加工过程中，根据编码器和计数器获取第i个时刻实时主轴特征数据，；将第i个时刻实时主轴特征数据发送至PID控制器以进行实时反馈；S5：PID控制器将第i个时刻的实时主轴特征数据与第i个时刻的目标主轴特征数据进行对比分析，计算出系统误差，通过PID控制算法计算控制信号；所述系统误差包括主轴位置误差与主轴转速误差，主轴位置误差为第i个时刻的目标主轴位置减去第i个时刻实时主轴位置的差值，主轴转速误差为第i个时刻的目标主轴转速减去第i个时刻实时主轴转速的差值；采集次数控加工过程中n个时刻的系统误差，/>为大于1的整数，将一次数控加工过程中采集的n个系统误差作为一个系统误差集合，对/>个系统误差集合进行分析，判断是否生成误差补偿指令；判断是否生成误差补偿指令的方法包括：一个系统误差集合包括一个主轴位置误差集合与一个主轴转速误差集合；计算个系统误差集合中第i个时刻/>个主轴位置误差与主轴转速误差等于0的概率；
；式中，当为1时，/>为/>个主轴位置误差集合中第i个时刻的/>个主轴位置误差等于0的概率，/>为/>个主轴位置误差集合中第i个时刻的/>个主轴位置误差等于0的数量；当为2时，/>为/>个主轴转速误差集合中第i个时刻的/>个主轴转速误差等于0的概率，为/>个主轴转速误差集合中第i个时刻的/>个主轴转速误差等于0的数量；若且/>，则不生成初步误差补偿指令；若和/>至少存在一个小于或等于/>，则生成初步误差补偿指令；若生成初步误差补偿指令，计算个主轴位置误差与主轴转速误差中第i个时刻的主轴位置标准差与主轴转速标准差，计算方法如下：
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；式中，当为1时，/>为主轴位置误差均值，/>为主轴位置误差，/>为主轴位置标准差；当/>为2时，/>为主轴转速误差均值，/>为主轴转速误差，/>为主轴转速标准差，/>为第/>个主轴位置误差集合或主轴转速误差集合，/>；若主轴位置标准差大于或等于主轴位置标准差阈值且主轴转速标准差大于或等于主轴转速标准差阈值，则不生成误差补偿指令；若主轴位置标准差小于主轴位置标准差阈值或轴转速标准差小于主轴转速标准差阈值，则生成误差补偿指令；S6：电机驱动器根据控制信号对电机进行控制，用以调整当前实时主轴特征数据以达到第i个时刻的目标主轴特征数据。