技术特征：
1.一种元动作单元的压电致动振动抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将数控机床按照fma结构化分解方法直接分解成机械元动作单元；2)按照所述数控机床的需求以及所述机械元动作单元的定义，确定所述机械元动作单元的具体组成；3)选取数控机床中蜗杆转动元动作单元作为被控机械元动作单元，系统的运作首先由测量单元测量被控单元运行时产生的振动信号并实时传送到控制单元，经控制单元对测量信号进行模糊化转化为论域的数值，然后运用模糊逻辑和模糊推理进行推论，得到相应的模糊值，再将所得模糊值转经模糊pid控制程序转换为模拟电压控制信号，经功率放大器放大电压之后驱动压电致动器产生抑制信号下达给作动单元，从而实现对被控单元异常振动的抑制。2.根据权利要求1所述元动作单元的压电致动振动抑制方法，其特征在于，所述振动信号，经过信号调理、滤波及a/d转换处理后，传输到上位机，由上位机里的labview软件，根据模糊pid自适应的相应算法将得到的数字信号进行快速的计算处理，得到控制信号经d/a转换为模拟电压信号，再经过功率放大后用来驱动压电致动器，利用pvdf薄膜的逆压电效应产生抑制力，来抑制蜗杆转动元动作单元运转过程中产生的振动，完成机械元动作单元工作中的振动抑制。3.根据权利要求1所述元动作单元的压电致动振动抑制方法，其特征在于，所述机械元动作单元的具体组成包括动力源、支撑件、执行件、中间传动和紧固件五部分。4.根据权利要求1～3任一项所述元动作单元的压电致动振动抑制方法，其特征在于，所述测量单元包括振动传感器。5.根据权利要求1所述元动作单元的压电致动振动抑制方法，其特征在于，应用模糊pid作为压电致动器的控制方法，模糊pid控制器设定为双输入三输出的模式，设计本操作系统的误差e、误差变化率ec以及输出变量的隶属函数都为三角形隶属度函数，三角形隶属度函数的描述如下：n取3，定义误差e和误差变化率ec的模糊子集为{正大(pb)，正中(pm)，正小(ps)，零(ze)，负小(ns)，负中(nm)，负大(nb)}；控制器的关键是找出pid三个参数k
p
、k
i
、k
d
与偏差量e和误差变化率ec之间的模糊关系，利用控制器中模糊控制部分来给pid控制部分的三个参数进行在线实时整定；对模糊控制器的输出进行量化后，得到模糊pid控制器的控制量的模糊子集为{正大(pb)，正中(pm)，正小(ps)，零(ze)，负小(ns)，负中(nm)，负大(nb)}。6.根据权利要求5所述元动作单元的压电致动振动抑制方法，其特征在于，偏差量e的论域作如下模糊分级，为{
‑
6，
‑
5，
‑
4，
‑
3，
‑
2，
‑
1，0，1，2，3，4，5，6}，误差变化率ec的论域作如下模糊分级，为{
‑
36，
‑
30，
‑
24，
‑
18，
‑
12，
‑
6，0，6，18，24，30，36}，其模糊子集为偏差量e和误
差变化率ec都取为{“pb”(正大)、“pm”(正中)、“ps”(正小)、“zo”(零)、“ns”(负小)、“nm”(负中)、“nb”(负大)}；将三个输出量k
p
、k
i
、k
d
的变化范围定义为模糊集合上的论域，分别设定为{
‑
6，
‑
5，
‑
4，
‑
3，
‑
2，
‑
1，0，1，2，3，4，5，6}、{
‑
0.6，
‑
0.5，
‑
0.4，
‑
0.3，
‑
0.2，
‑
0.1，0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6}、{
‑
6，
‑
5，
‑
4，
‑
3，
‑
2，
‑
1，0，1，2，3，4，5，6}，都分成13级；把三个输出量连续变量分成七个等级，k
p
、k
i
、k
d
＝{“pb”(正大)、“pm”(正中)、“ps”(正小)、“zo”(零)、“ns”(负小)、“nm”(负中)、“nb”(负大)}，三个输出量k
p
、k
i
、k
d
的隶属度函数均采用三角隶属度函数。7.根据权利要求6所述元动作单元的压电致动振动抑制方法，其特征在于，模糊pid控制器三个输出为δk
p
，δk
i
，δk
d
，该输出值可以对模糊pid控制器进行修正δk
p
，δk
i
，δk
d
，把三个修正量与原式相加即得到调整后的k
p
，k
i
，k
d
，计算公式如下：k
p
＝k
p0
+δk
p
.....................................................(1
‑
2)k
i
＝k
i0
+δk
i
.......................................................(1
‑
3)k
d
＝k
d0
+δk
d
....................................................(1
‑
4)。8.根据权利要求5所述元动作单元的压电致动振动抑制方法，其特征在于，为了将清晰值转换成模糊输入e、ec，引入量化因子；设误差与误差变化率论域为e＝[e
l
,e
h
],ec＝[ec
l
,ec
h
]，两者对应的模糊论域分别为{
‑
m,
‑
m+1,...,
‑
1,0,1,...,m
‑
1,m}，{
‑
n,
‑
n+1,...,
‑
1,0,1,...,n
‑
1,n}，两者的量化因子分别为：1,n}，两者的量化因子分别为：确定量化因子之后，分别将误差和误差变化率ec的清晰值转换为模糊控制器的模糊输入e和ec：c：模糊控制规则由“if...is...,then...is...”语句构成；随后将模糊量转换成精确控制量，给输出量定义语言变量，先将实际输出控制语言变量定义为“控制量u”，然后定义其论域为{
‑
l,
‑
l+1,...,
‑
1,0,1,...,l
‑
1,l}，也将u划分为七档，即“正大(pb)”，“正中(pm)”，“正小(ps)”，“零(zo)”，“负小(ns)”“负中(nm)”“负大(nb)”,模糊量清晰化选择重心法，其公式如下：
技术总结
本发明涉及数控机床精确控制技术领域，公开了一种元动作单元的压电致动振动抑制方法：1)将数控机床分解成机械元动作单元；2)确定所述机械元动作单元的具体组成；3)选取数控机床中蜗杆转动元动作单元作为被控机械元动作单元，首先由测量单元测量被控单元运行时产生的振动信号并实时传送到控制单元，经控制单元对测量信号进行模糊化转化为论域的数值，运用模糊逻辑和模糊推理进行推论，得到相应的模糊值，再经模糊PID控制程序转换为模拟电压控制信号，经功率放大器放大电压之后驱动压电致动器产生抑制信号下达给作动单元，从而实现对被控单元异常振动的抑制。本发明从元动作单元振动抑制入手提高了元动作单元以及数控机床整机的相关可靠性。机的相关可靠性。机的相关可靠性。
技术研发人员：葛红玉 郭玉娇 罗天宇
受保护的技术使用者：西安科技大学
技术研发日：2021.08.12
技术公布日：2021/11/21