基於特徵的數控工具機運動控制參數自整定策略研究

《基於特徵的數控工具機運動控制參數自整定策略研究》是依託華中科技大學，由宋寶擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於特徵的數控工具機運動控制參數自整定策略研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：宋寶
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

數控工具機的加工質量是多種因素互動耦合影響的結果，其中工具機運動控制參數對加工性能的影響尤為重要。由於缺乏高效的控制參數整定方法，整定過程依賴於操作人員的經驗，以致參數整定過程繁瑣費時，且不易獲得滿意的結果，無法發揮其最優性能。因此，必須對數控工具機運動控制參數進行整定，使其機電參數得到最佳匹配，以保證其始終處於良好的工作狀態。.本課題將結合數控工具機動力學特性，深入研究其系統特徵與其運動控制參數之間的內在關係，採用機器學習機制對其系統特徵進行泛化，並對其特徵進行重構建立系統動態模型。在此基礎上，研究數控工具機運動系統的性能評價方法及運動控制參數最佳化算法，設計系統實時動態特徵模型與最優控制參數的映射規則，以獲得基於系統動力學特徵的數控工具機運動控制參數自動整定策略，實現對數控工具機運動控制參數的高效整定。.課題研究成果有助提高我國數控工具機的技術水平，還可推廣至其他行業領域類似套用場合，具有良好套用前景。

結題摘要

數控工具機的加工質量是多種因素互動耦合影響的結果，其中工具機運動控制參數對加工性能的影響尤為重要。由於缺乏高效的控制參數整定方法，整定過程依賴於操作人員的經驗，以致參數整定過程繁瑣費時，且不易獲得滿意的結果，無法發揮其最優性能。因此，必須對數控工具機運動控制參數進行整定，使其機電參數得到最佳匹配，以保證其始終處於良好的工作狀態。 本課題以數控工具機動力學特性為基礎，通過對工具機運動過程中的各影響因素進行分析比較，獲取影響工具機動力學特性的敏感特徵集合，根據獲得的敏感特徵集，研究系統動力學性能與伺服進給系統運動控制參數之間的映射關係，構造基於特徵的控制參數最佳化模型，尋求多約束條件下的工具機運動控制參數的快速最佳化算法，得到數控工具機運動控制參數的自整定策略。重點研究基於工具機動力學基礎的進給系統的動力學參數的特徵提取、特徵重構、參數最佳化和特徵匹配等關鍵技術，建立基於數控工具機動力學特性的系統特徵、控制策略與控制參數之間的映射規則，設計合適的數控工具機運動系統性能評價目標函式，進行數控工具機運動過程仿真，採用機器學習機制對最優控制參數進行泛化。課題的研究成果為數控工具機運動控制參數的自整定過程提供理論指導，並將運動控制參數線上自動調整算法嵌入到伺服驅動器中，同時，針對數控工具機運動控制的特點，開發了一套運動系統診斷及參數尋優的導向軟體—伺服快速調整軟體SSTT, 可實時監視和調整伺服運動狀態，在數控工具機的調試過程中得到成功的運用。以滿足相關行業領域日益增長的產品製造效率和製造質量需求。課題通過系列加工對比實驗驗證所研究算法的可行性和有效性，幫助運算元控工具機的現場工程師快速調整系統控制參數，從而獲得良好加工性能。 課題研究成果還可適用於高速切削數控工具機、重載數控工具機、機器人視覺定位及運動控制等套用；課題成果還套用於 “高檔數控工具機與基礎製造裝備”科技重大專項支持的部分課題，為數控系統的高速高精控制提供有利的技術支持。