[發明專利]基于動態誤差系數的多軸系伺服系統同步控制方法

有效

• 申請號: 201810658614.7
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108762090B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 霍鑫;李琦;王孟渝;劉思源;趙輝;佟鑫剛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

基于動態誤差系數的多軸系伺服系統同步控制方法，屬于運動控制領域。本發明為了實現動態和靜態的高精度同步控制，以解決現有技術方法存在同步誤差較大，跟蹤動態信號時性能很差，控制方法設計復雜等問題。技術要點：設計同步控制結構；求取動態誤差系數：利用多軸系伺服系統輸入輸出求取動態誤差系數或利用多軸系伺服系統辨識模型求取動態誤差系數；根據動態誤差系數求取動態構造系數β；通過動態構造系數β利用同步控制結構對多軸系伺服系統進行同步控制。本發明能夠實現動態和靜態的高精度同步控制，且參數整定簡單易行。同時，本發明不受限于穩態，在動態時依然可以保證同步精度。

技術領域：

本發明涉及一種多軸系伺服系統同步控制方法，屬于運動控制領域。

技術背景：

在工業應用中，經常存在具有多軸系同步控制需求的情況，若運動的各軸系動態特性存在顯著差異，則簡單的基于參考指令的串、并聯方案往往難以取得理想效果，而其他復雜的同步控制方法在實現中又存在參數調整困難、工作量大的問題。因此，給出一種在實現高精度同步控制的同時，能大幅度地減小參數整定工作量的同步控制方法是十分必要的。

針對現有的同步控制方法，串聯同步控制更適用于各軸系特性相差較大的情況，并聯同步控制更適用于各軸系特性接近的情況，而串、并聯混合同步控制利用參考指令與慢變軸系輸出信號的組合，構造快變軸系新的參考指令，理論上可以結合串聯同步控制和并聯同步控制各自的優勢。同時，由于多軸系伺服系統的同步參考指令往往要求實時變化，因可考慮構造快變軸系的參考指令以適應這一要求?，F有技術中針對多軸伺服系統的同步控制并沒有提出串、并聯混合同步控制的技術方案。

現在已有的同步控制方法，存在諸多缺點，或同步誤差較大，或跟蹤動態信號時性能很差，或方法設計復雜。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于動態誤差系數的多軸系伺服系統同步控制方法，以實現動態和靜態的高精度同步控制，以解決現有技術方法存在同步誤差較大，跟蹤動態信號時性能很差，控制方法設計復雜等問題。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

一種基于動態誤差系數的多軸系伺服系統同步控制方法，所述多軸系伺服系統的每個軸輸出信號的動態過程表達式為

y(t)＝C₀r(t)+C₁r⁽¹⁾(t)+C₂r⁽²⁾(t)+...+C_nr⁽ⁿ⁾(t)

y(t)為輸出信號的動態表達式，r(t)為輸入參考指令，r⁽ⁿ⁾(t)為輸入參考指令的n階導數，C_i,i＝0,1,2,...,n為待求取的動態誤差系數，

所述方法的實現過程為：

步驟一、設計同步控制結構；

步驟二、求取動態誤差系數：利用多軸系伺服系統輸入輸出求取動態誤差系數或利用多軸系伺服系統辨識模型求取動態誤差系數；

步驟三、根據動態誤差系數求取動態構造系數β；

步驟四、通過動態構造系數β利用步驟一設計的同步控制結構對多軸系伺服系統進行同步控制。

在步驟二中，利用多軸系伺服系統輸入輸出求取動態誤差系數的過程為：

第一步、設置合適的輸入信號求取雙軸速率伺服系統的兩個軸系動態輸出的表達式；首先，分別對兩軸速率伺服系統的快變軸系和慢變軸系輸入相同的指令信號，指令信號的速度變化形式為先加速后勻速；獲取其輸入指令的角位置實時變化的數據、角速度實時變化的數據、角加速度實時變化的數據以及角位置輸出的實時變化數據；根據動態誤差系數的概念，可將兩軸輸出表示為