[發明專利]兩自由度控制系統、控制方法、控制設備及存儲介質

有效

• 申請號: 201911272034.5
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN111077775B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 賈松濤
• 申請（專利權）人: 固高伺創驅動技術（深圳）有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 石慧

本發明涉及一種兩自由度控制系統、控制方法、控制設備及存儲介質，該系統包括：軌跡濾波器、整形濾波器、前饋控制器和反饋控制器，軌跡濾波器根據輸入指令原始軌跡進行防止原始軌跡變形的第一次濾波獲得第一濾波軌跡；整形濾波器根據第一濾波軌跡進行抑制被控對象殘余振動的第二次濾波獲得第二濾波軌跡；根據第二濾波軌跡和被控對象輸出的編碼器位置獲得跟隨誤差，反饋控制器根據跟隨誤差獲得第一控制指令；前饋控制器根據第一濾波軌跡獲得第二控制指令；被控對象根據第一控制指令和第二控制指令受控運動。本發明通過軌跡濾波器和整形濾波器既抑制了被控對象的殘余振動，又能保證軌跡沒有變形。

技術領域

本發明涉及控制器領域，特別是涉及一種兩自由度控制系統、控制方法、控制設備及存儲介質。

背景技術

隨著交流伺服系統應用的日趨廣泛，工業生產線上的自動化裝配、加工過程中，往往要求末端執行機構具備較強的快速定位能力。但是由于末端執行器的柔性連接，導致其在運動結束后出現長時間的殘余振動，并且高速、高加速運動的情況下更為明顯，大幅降低了末端執行器的定位精度和速度，甚至會影響控制系統的穩定性。同時，一些末端執行器抓取工件的質量或慣量變化，會導致殘余振動的頻率發生變化。

輸入指令整形濾波器是一種能夠有效抑制執行機構末端殘余振動的控制方法，由于其不需要改變系統的結構，也不會影響系統穩定性，在工業上得到了廣泛的應用。但是，輸入指令整形濾波器的引入，會導致輸入指令發生變形，對于點到點的運動場合，這一點影響不大；但是對于講求輪廓誤差的場合，會導致輪廓誤差過大。

發明內容

基于此，有必要針對執行機構末端存在殘余振動和輸入指令發生變形的問題，提供一種新的兩自由度控制系統、控制方法、控制設備及存儲介質。

一種兩自由度控制系統，包括：軌跡濾波器、整形濾波器、前饋控制器和反饋控制器，其中：所述軌跡濾波器根據輸入指令原始軌跡進行防止所述原始軌跡變形的第一次濾波獲得第一濾波軌跡；所述整形濾波器根據所述第一濾波軌跡進行抑制被控對象殘余振動的第二次濾波獲得第二濾波軌跡；所述兩自由度控制系統根據所述第二濾波軌跡和所述被控對象輸出的編碼器位置獲得當前周期的跟隨誤差，所述反饋控制器根據所述當前周期的跟隨誤差獲得用于決定下一周期的跟隨誤差的第一控制指令；所述前饋控制器根據所述第一濾波軌跡獲得用于降低跟隨誤差的第二控制指令；所述被控對象根據所述第一控制指令和所述第二控制指令受控運動。

在其中一個實施例中，所述整形濾波器為最小相位系統，所述軌跡濾波器的傳遞函數為所述整形濾波器的傳遞函數的逆。

在其中一個實施例中，所述整形濾波器的傳遞函數為：

其中：-d為滯后的伺服周期數，B_c(z^-1)為分子表達式，A_c(z^-1)為分母表達式：

其中：m為分子的階數，n為分母的階數，b₀、b₁、……、b_m為分子各項系數，a₁、a₂、……、a_n為分母各項系數；

所述軌跡濾波器的傳遞函數為：

在其中一個實施例中，所述前饋控制器的模型是所述被控對象的模型的逆。

在其中一個實施例中，所述被控對象是末端執行器。

一種兩自由度控制方法，所述方法包括：

根據輸入指令原始軌跡進行防止所述原始軌跡變形的第一次濾波獲得第一濾波軌跡；

根據所述第一濾波軌跡進行抑制被控對象殘余振動的第二次濾波獲得第二濾波軌跡；