非圆曲面XY直驱加工廓形误差交叉耦合控制系统及方法

摘要

本发明涉及数控加工控制技术领域，提出了一种非圆曲面XY直驱加工廓形误差交叉耦合控制系统及方法，包括：顺次耦接的X轴指令接收单元、X轴位置控制器、X轴电机驱动单元和X轴传感器，顺次耦接的Y轴指令接收单元、Y轴位置控制器、Y轴电机驱动单元和Y轴传感器，以及前馈交叉耦合控制器；其中，前馈交叉耦合控制器根据各轴的跟踪误差经耦合计算后获得廓形误差，由前馈PID调节得出补偿控制量，再按各轴耦合增益将补偿量分别分配给各轴电机驱动单元以产生实时附加补偿作用。本发明可根据X、Y轴的跟踪误差较准确的计算复杂凹凸轨迹的廓形误差并进行反馈控制，大幅降低了非圆曲面XY直驱平的廓形误差，是提高非圆曲面加工精度的有效方法。

主权项

一种非圆曲面XY直驱加工廓形误差交叉耦合控制系统，其特征在于，所述系统包括：顺次耦接的X轴指令接收单元、X轴位置控制器、X轴电机驱动单元和X轴传感器，顺次耦接的Y轴指令接收单元、Y轴位置控制器、Y轴电机驱动单元和Y轴传感器，以及前馈交叉耦合控制器；其中，各轴传感器分别耦接各轴指令接收单元，反馈观测到的各轴电机驱动单元的位置驱动结果；各轴指令接收单元还分别与前馈交叉耦合控制器两输入端耦接，将指令位置与位置驱动结果进行比较，得到各轴的位置跟踪误差；前馈交叉耦合控制器的两输出端分别耦接各轴电机驱动单元的输入端；前馈交叉耦合控制器根据各轴的跟踪误差，经耦合计算后获得廓形误差，由前馈PID调节得出补偿控制量，随后将各轴补偿量按耦合增益分别分配给各轴电机驱动单元，用于调节各轴的控制信号以产生相应的实时附加补偿作用；对各轴提供的耦合增益进一步分为加工外表面轮廓的耦合增益和加工内表面轮廓的耦合增益；加工外表面轮廓的X、Y轴耦合增益G_Xo、G_Yo和加工内表面轮廓的X、Y轴耦合增益G_Xi、G_Yi分别为其中，(x′,y′)为刀具实际接触点坐标，sign()为符号函数，有