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专利号: 2018100206962
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于ESO的网络化运动控制系统迭代学习高精度轮廓跟踪控制方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:

1)考虑网络化运动控制系统二阶模型,描述为如下形式

其中,x1(t)、x2(t)为系统的状态量,u(t)为系统控制量输入,y(t)为系统输出,d(t)为系统总和扰动,a1、a2为系统参数;考虑系统的传感器采用时间驱动模式,采样周期为h,控制器和执行器均采用事件驱动模式;控制系统时变短时延τk均小于一个采样周期,即0≤τk≤h;则在任一采样周期,至多有两个控制输入作用在执行器上,控制量u(t)表示如下:其中,tk表示第k个采样时刻,且tk+1=tk+h;则含有时变短时延τk的离散化运动控制系统模型描述为:将网络时变时延引起的不确定性当作系统总和扰动的一部分,并将其扩张成新的状态变量x3(t),即 再利用扩张状态观测器ESO对其进行观测估计,并在前馈通道中对扰动进行补偿;

2)针对网络化单轴跟踪控制,采用反馈辅助型开闭环迭代学习控制策略,并结合ESO消除非周期性干扰的影响,实现高精度网络化单轴跟踪控制;

3)在单轴跟踪控制的基础上,针对轮廓误差控制,设计PD型交叉耦合控制器,采用迭代学习控制ILC+ESO+交叉耦合控制CCC策略,实现高精度网络化轮廓跟踪控制;

所述步骤3)中,在采用ILC+ESO实现高精度单轴跟踪控制的基础上,引入PD-CCC策略,将轮廓误差控制量补偿到单轴,最终发送给单轴执行器的控制量 为:其中,上标i表示运动轴X/Y, 表示j次迭代时的系统输出误差及

其微分;Cff及Cfb分别表示前馈增益和反馈增益,z3j(k)为对状态量x3j(k)的估计。

2.如权利要求1所述的一种基于ESO的网络化运动控制系统迭代学习高精度轮廓跟踪控制方法,其特征在于:所述步骤1)中,网络化运动控制系统在有限时间区间[0T]上重复运行,针对每个迭代周期设计的ESO如下:其中,下标j表示系统重复运行的次数,即系统迭代次数;z1j(k)、z2j(k)、z3j(k)为对状态量x1j(k)、x2j(k)、x3j(k)的估计;ezj(k)为观测误差;w0为状态观测器的增益。

3.如权利要求1或2所述的一种基于ESO的网络化运动控制系统迭代学习高精度轮廓跟踪控制方法,其特征在于:所述步骤2)中,为了避免闭环导数信号无法准确获取的问题,提出一种新形式的反馈辅助型开闭环学习律,具体形式如下:式中j为系统迭代运行次数,uj(k)为j次迭代周期采样时刻k的控制量,ej(k)、 为j次迭代周期采样时刻k的误差及误差微分,跟踪误差定义为ej(t)=yd(k)-yj(k),Γ、L1、L2为增益矩阵,且L1、L2特征值均具有正实部。

4.如权利要求1或2所述的一种基于ESO的网络化运动控制系统迭代学习高精度轮廓跟踪控制方法,其特征在于:所述步骤2)中,其中对干扰估计补偿控制输入在时域中需要不断更新,属于迭代学习控制中的反馈控制输入环节,对其不进行迭代域的存储,则开闭环迭代控制形式描述如下:其中 表示j次迭代时的系统输出误差及其微分;Cff及Cfb分别表

示前馈增益和反馈增益;b0为补偿因子;uwj(k)为总和扰动估计的补偿控制输入; 为施加给运动控制系统最终的控制输入。

5.如权利要求1或2所述的一种基于ESO的网络化运动控制系统迭代学习高精度轮廓跟踪控制方法,其特征在于:所述步骤3)中,交叉耦合误差计算如下:ε=-cx·ex+cy·ey                              (11)式中,ε为系统轮廓误差,cx、cy为交叉耦合控制器增益,ex、ey分别为X轴、Y轴跟踪误差。