一种数控机床给进滚珠丝杠系统混沌现象消除方法
【专利摘要】一种数控机床给进滚珠丝杠系统混沌现象消除方法。本发明建立数控机床给进滚珠丝杠系统的数学模型，由于受轴向力、径向力、扭矩等多种载荷作用的影响，给进滚珠丝杠系统会发生非线性混沌现象，系统随工作台位置的不同而变化，使运行中的系统固有频率不稳定。本发明利用一个简单的自适应控制器实现数控机床给进滚珠丝杠系统混沌的快速抑制，最后验证结论的正确性。
【专利说明】一种数控机床给进滚珠丝杠系统混沌现象消除方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种数控机床给进滚珠丝杠系统混沌现象消除的简易方法，属于机械 工程领域。
【背景技术】
[0002] 数控机床的加工精度和加工效率在很大程度上取决于给进系统的性能，滚珠给进 系统因自身的优势而广为使用，其主要功能部件包括伺服电机、滚珠丝杠副以及随螺母做 轴向往复运动的工作台等。滚珠丝杠的动态特性直接影响整台机床的动力学行为，并对机 床的加工质量产生显著影响。
[0003] 目前，国内外针对数控机床进给系统非线性振动特性的研究鲜有报道，本文主要 针对数控机床给进滚珠丝杠系统中的非线性动态特性进行建模，由于系统中非线性因素的 影响，导致系统产生很强的非线性振动。在一定的参数区域内，系统表现为混沌振动，而混 沌振动对系统的工作性能和可靠性是有害的。因此，，对系统中的混沌振动需要有效的、可 行的控制。人们从不同的角度提出了很多消除混沌现象的措施，取得了很多研究成果。在 数控机床给进系统中，得到了很多有益的实验数据和规律，提出了不同的消除混沌现象振 动的措施。而对数控机床给进滚珠丝杠系统消除混沌振动的自适应方法却鲜有报道。
[0004] 本发明采用一个最简易控制器，可以实现数控机床给进滚珠丝杠系统混沌振动的 快速消除。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种数控机床给进滚珠丝杠系统消除混沌现象的简易方法，其特征在 于：该方法首先建立数控机床进给滚珠丝杠系统的数学模型，由于受轴向力、径向力、扭矩 等多种载荷作用的影响，给进滚珠丝杠系统会发生非线性混沌现象，系统刚度随工作台位 置的不同而变化，使运行中的系统固有频率不稳定，本发明利用一个最简单的自适应控制 器实现数控机床进给滚珠丝杠系统混沛的快速抑制，最后验证结论的正确性。
[0006] 本发明提出的技术方案具体步骤包括：数控机床给进滚珠丝杠系统如图1所示， 对于数控机床给进滚珠丝杠系统，采用位移法建立系统分析模型。其中，滚珠丝杠是两端 弹性支承，距左端
【权利要求】
1. 一种数控机床给进滚珠丝杠系统混沌现象消除方法，其特征在于：该方法首先建立 数控机床进给滚珠丝杠系统的数学模型，由于受轴向力、径向力、扭矩等多种载荷作用的影 响，给进滚珠丝杠系统会发生非线性混沌现象，系统刚度随工作台位置的不同而变化，使运 行中的系统固有频率不稳定，本发明利用一个最简单的自适应控制器实现数控机床进给滚 珠丝杠系统混沛的快速抑制，最后验证结论的正确性。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对于数控机床给进滚珠丝杠系统，采用位 移法建立系统分析模型。
3. 其中，滚珠丝杠是两端弹性支承，距左端I处对应于丝杠微段上的长度为$，纵向位移量 %
、横向位移量戈
、截面转动角度为
可得到数控机床给进滚珠丝杠系 统的动力学方程为：
(1) 式中，#为滚珠丝杠密度，j为横截面积，J为丝杠截面惯性矩。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：模型无量纲微分方程为
(2) 其中，
为等效外部激励
为阻尼系数：
为初始频率，
为状态频率。
5. 根据权利要求1所沭的方法，其特征在于：数控机床给进滚珠丝杠混沌受控系统为
(3) 其中，数控机床给进滚珠丝杠混沌受控系统中控制器为
(4) 其中
为自适应更新律并可表示为
(5) 其中，
为正常数，利用上述自适应控制器可以实现数控机床给进滚珠丝杠系统混沌 现象的快速消除。
【文档编号】G05B19/404GK104062939SQ201310089133
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月20日 优先权日:2013年3月20日
【发明者】不公告发明人 申请人:王少夫