基于机电耦合特性的并联机床结构优化参数值的获取方法

摘要

本发明公开了一种基于机电耦合特性的并联机床结构优化参数值的获取方法，属于机床制造领域，该方法包括：首先选定杆长l和连杆横截面积s作为优化参数，建立机床机电耦合控制模型；将平均条件数和平均刚度作为机床的运动学性能评价指标，将一阶固有频率和轮廓误差分别作为动态性能评价指标及加工性能评价指标，得到杆长l和连杆横截面积s的最优取值范围；根据这些参数对机床性能校核，以满足机床的性能要求。本发明将机电耦合动态特性应用于并联机床的优化设计中，建立了一套基于机电耦合特性的并联机床结构优化参数值的获取方法，可以提高机床的运动控制精度。

主权项

一种基于机电耦合特性的并联机床结构优化参数值的获取方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据机床结构以及雅可比矩阵选定杆长l和连杆横截面积s作为优化参数；(2)将平均条件数和平均刚度作为机床的运动学性能指标，根据平均条件数和平均刚度分别与杆长l和连杆横截面积s的相互影响关系，分别画出相互影响曲线图，得到最小的平均条件数和最大的平均刚度值；(3)将一阶固有频率作为动态性能指标,根据一阶固有频率与杆长l和连杆横截面积s的相互影响关系，画出相互影响曲线图，得到最大的一阶固有频率；(4)根据机床结构和机床的控制系统模型，建立机床机电耦合控制模式；具体包括:并联机床基于模型的控制采用动力学前馈控制方式，对各支链的电机、电流环、速度环、位置环等分别建模，并通过仿真选取合适的PID参数；计算前馈通道的传递函数，并构建相应的前馈子系统；该系统前馈环由动力学模型和动力学前馈控制器组成；(5)基于机电耦合模型，将轮廓误差作为机床加工性能指标，根据该指标与杆长l和连杆横截面积s的相互影响关系，画出相互影响曲线图，得到最大轮廓误差的最小值；(6)根据机床的性能要求对最小平均条件数、最大平均刚度、一阶固有频率最大值和最大轮廓误差最小值加权，得到杆长l和连杆横截面积s的最优取值范围；(7)从最优取值范围中选择一组杆长l和连杆横截面积s值，根据这些参数对机床性能校核，若满足机床的性能要求，则该组杆长l和连杆横截面积s值作为优化值，否则重复步骤(6)直到满足机床的性能要求。