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申请/专利权人：东北林业大学

摘要：本发明提出了一种基于系统刚度建模的行星滚柱丝杠伺服电动缸前馈控制方法、设备和介质，属于机电控制领域。该发明主要用于解决行星滚柱丝杠伺服电动缸定位精度低、控制系统复杂以及响应速度慢的问题。首先，根据行星滚柱丝杠伺服电动缸的结构特点以及力的传递过程，建立了行星滚柱丝杠伺服电动缸的系统刚度模型；然后，利用建立的系统刚度模型，提出了一种行星滚柱丝杠伺服电动缸前馈控制方法；本发明还提出一种电子设备用以存储和执行实现前馈控制的步骤的计算机程序；本发明同时提出了一种计算机可读存储介质用于存储实现前馈控制的计算机指令。本发明可以有效提高行星滚柱丝杠伺服电动缸的定位精度、响应速度，并且使其控制系统大大简化。

主权项：1.一种基于系统刚度建模的行星滚柱丝杠伺服电动缸前馈控制方法，其特征在于，所述方法具体包括：步骤1、建立行星滚柱丝杠伺服电动缸的系统刚度模型，转入步骤2；在步骤1中，将行星滚柱丝杠伺服电动缸系统总体刚度K看作受同一个力的多个部件的组合刚度，其总刚度K表示为： 其中K1表示推杆的轴向拉压刚度，K2表示支撑轴承刚度，K3表示同步带等效刚度，K4表示行星滚柱丝杠副接触刚度，K5表示行星滚柱丝杠螺纹牙刚度，K6表示螺纹部件轴段刚度，K7表示丝杆轴的扭转刚度；推杆的轴向拉压刚度K1表示为： 其中，E1是推杆的弹性模量，l1是推杆法兰端的长度，l2是推杆中段的长度，l3是推杆伸出端的长度，D1是推杆法兰端外径，D2是推杆中段外径，D3是推杆伸出端内径，D4是推杆内径，a是推杆法兰端键槽宽度的一半，b是推杆法兰端键槽深度；支撑轴承的刚度K2表示为： 其中，Fa是外部轴向载荷的大小，fm是内外圈平均沟道曲率半径比，DW是轴承内钢球直径，α′是实际接触角，α是原始接触角，c是接触变形系数，Z是钢球个数；同步带的等效刚度K3表示为： 其中，Rc是同步带轮节圆半径，Δx1是由多边形效应引起的同步带的直线传动移动误差，Δx2是由同步带材料的弹性变形引起的紧边伸长量，n为丝杠螺纹头数，P是丝杠螺距； 其中，Rr是同步带轮齿顶圆角圆心圆半径，c为同步带节线与齿槽底部之间的距离，rp是齿根过渡圆角半径，是同步带轮任一齿槽齿顶圆角中心与带轮中心连线所组成的夹角； 其中，η是丝杠传动效率，F0是同步带的预紧力，Le是同步带的总长度，b是同步带带宽，hs是同步带带厚；ht是同步带齿高；行星滚柱丝杠副接触刚度K4表示为： 其中，∑ρs是丝杆与滚柱接触点处的主曲率和，eδ-S是丝杆与滚柱的赫兹接触参数，eδ-N是螺母与滚柱的赫兹接触参数，∑ρn是螺母与滚柱接触点处的主曲率和，Qi是第i个螺纹接触点的法向接触载荷；行星滚柱丝杠螺纹牙刚度K5表示为： 其中，δ1是由行星滚柱丝杠螺纹牙弯曲引起的轴向变形，δ2是剪切力引起的轴向变形，δ3是牙根倾斜引起的轴向变形，δ4是牙根剪切变形引起的轴向变形，δ5是丝杆沿径向收缩引起的轴向变形，δ6是滚柱沿径向收缩引起的轴向变形，δ7是螺母沿径向扩张引起的轴向变形；螺纹部件轴段刚度K6表示为： 其中，Es是丝杆的弹性模量，d1是丝杆螺纹中径，hf是丝杆螺纹牙底高，ΔL是螺母与丝杆固定端之间的距离；丝杠轴的扭转刚度K7表示为： 其中，G是丝杠剪切弹性模量，L1是丝杆固定端的长度，d1是丝杆固定端的直径，L2是螺母距丝杆固定端的长度，d2是丝杆固定端的直径；步骤2、建立基于系统刚度建模的行星滚柱丝杠伺服电动缸前馈控制方法。

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