?。?1基金項目i華南理工大學(xué)自然科學(xué)基金資助項屋（18House.Allrights對于制造業(yè)中普遍使用半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床而言，影響機(jī)床定位精度的主要因素有機(jī)床幾何精度、伺服控制精度、測量系統(tǒng)的精度以及環(huán)境溫度波動等。其中，傳動機(jī)構(gòu)的反向間隙和彈性形變等所產(chǎn)生的機(jī)床定位誤差占整個加工誤差的50%60%112.為減少該誤差，在機(jī)械方面，通過使用高精度的滾珠絲杠以及絲杠安裝時加入預(yù)緊力的方法，可以在一定程度上降低反向間隙的影響。但絲杠總是存在制造誤差，加之長期使用會產(chǎn)生磨損，因此，采用帶反向間隙補償功能的半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床是提高加工精度、降低成本的一種行之有效的方法。

　　在具體應(yīng)用反向間隙補償時，如何縮短運動部件的反向間隙補償時間、以及如何對機(jī)床的反向間隙補償動態(tài)過程進(jìn)行合理的控制，防止超出執(zhí)行電機(jī)本身限制，產(chǎn)生較大的跟隨誤差和振蕩等，這些仍是反向間隙補償算法實現(xiàn)上需要重點考慮的問題。為此，本文在闡述反向間隙補償基本原理的基礎(chǔ)上，提出一種符合機(jī)床加減速控制的方向間隙補償算法，最后給出該算法的具體的典型的數(shù)字伺服系統(tǒng)，在實現(xiàn)反向間隙補償時，需要保證伺服系統(tǒng)運動平穩(wěn)性，避免發(fā)生沖擊和振蕩，這就要求加入反向間隙補償時，必須考慮伺服電機(jī)驅(qū)動能力的限制，如反向間隙補償值不能在一個采樣周期內(nèi)一次性加入，否則將引起執(zhí)行器輸出飽和，產(chǎn)生很大的跟隨誤差。同時，加入反向間隙補償時所引起的電機(jī)加減速度要滿足伺服電機(jī)驅(qū)動力矩所限定的啟動和停止加減速度的限制。而另一方面，對于換向頻繁的快速運動系統(tǒng)，要求反向間隙補償能在最短的時間內(nèi)完成，以保證系統(tǒng)的定位精度。為滿足以上的各方面限制條件，本節(jié)將加減速控制方法引入反向間隙補償中，實現(xiàn)一種基于加減速控制的階躍式反向間隙補償算法，該算法設(shè)計的目標(biāo)是使系統(tǒng)在滿足過渡過程加減速控制的前提下，以最短的時間完成反向間隙補償。

　　加減速控制過程中速度相對于時間的函數(shù)關(guān)系式v=/（t）。它應(yīng)滿足以下幾個約束條件/4々（1）加速過程的加速度應(yīng)在小直線加減速曲線于由伺服電機(jī)驅(qū)動力矩所限定的啟動加速度的前提下盡量地大。以保證啟動時不失步，又有較快的響應(yīng)速度。（2）減速過程的速度變化率應(yīng)在到位前緩減至零，以保證停止時不超程。（3）在加減速過程結(jié)束時，應(yīng)使實際位置與指令位置一致，以保證位置精度。如直線加減速曲線所示，加速度a小于等于伺服電機(jī)驅(qū)動力矩所限定的啟動加速度。V.為軸平均進(jìn)給速度。t為加速時間。S為加速、恒速和減速3為筆者設(shè)計的實現(xiàn)反A向間隙補償加減速曲線。整個補償過程由加速段和減速段兩1/°\個過程構(gòu)成，兩個階段所圍的5 57面積為反向間隙補償距離D.反向間隙補償圖中的加速度a不但要求小于加減速曲線伺服電機(jī)驅(qū)動力矩所限定的啟動加速度，還需滿足a小于等于電機(jī)限定的最大加速度與正常加速運動時設(shè)定的加速度之差。由于將中恒速運動時間設(shè)計為零，這樣在滿足加減速控制的同時，實現(xiàn)了最短的反向間隙補償時間。下面推導(dǎo)具體的基于加減速控制的反向間隙補償算法。

　　所補償?shù)奈恢脻M足：間隙值為32Um.（b）為加入本文提出的基于加減速控制的反向間隙補償算法后測試得到的機(jī)床x軸定位誤差分布曲線，圖中反向間隙已經(jīng)縮小為2Um之內(nèi)，可見x軸的反向間隙已經(jīng)成功地被補償。