轮廓控制任务空间坐标系法的逆问题求解

摘要

本文主要讨论了轮廓控制中任务空间坐标系法的逆问题的求解。该方法指出：在和期望曲线固连的任务空间坐标系中，轮廓控制性能可以看做在该坐标系中一个调节问题。通过将机床的进给传动系统的动态特性变换到任务空间坐标系中，可以分别针对切向和法向两个方向设计合适的控制系统。而且从这个变换中可以看出，除了系统本身的动态特性外，期望轨迹的曲率和进给速度也同样影响着控制律的设计。使用此方法最终得到的结果是：控制律由一个线性时变的比例-微分（PD）反馈控制律和一个线性时不变但是和轨迹有关的前馈控制律组成。而逆问题解决的关键是给出任务空间坐标系中的期望动态特性。在逆问题中主要遇到三个问题：如何近似轮廓误差、如何对误差进行解耦、以及如何对单轴设计系统参数。本文给出了这三个主要问题的解决方法，保证最后的轮廓误差不超过允许值的系统的动态特性描述矩阵。最后通过实验验证算法的正确性
　　系统辨识是控制器设计中的一项重要工作，本文中选择频谱丰富且能够持续激励的伪随机信号作为输入信号。将驱动器设置在模拟力矩模式下，利用计算机将伪随机信号发送给运动控制卡，并通过运动控制卡的A/D转换器将其转化为模拟电压输出给驱动器，并利用驱动的编码器等价输出采集位置反馈信号。将输入数据和采集到的输出数据在Matlab的系统辨识工具箱中进行系统辨识，得到系统的传递函数模型。
　　利用系统辨识得到的系统模型，设计得到最后的控制算法，并在X-Y实验平台得到最终实验数据，通过分析数据论证了算法的正确性。并且分析了某些参数和系统最终性能之间的关系。在本文最后针对算法的某些局限性，提出了今后改进的方向。

目录

轮廓控制任务空间坐标系法的逆问题求解

Inverse Problem of Task Coordinate FrameApproach of Contouring Control

摘 要

Abstract

Contents

List of Figures

List of Tables

第 1 章 Introduction

1.1 Background

1.2 Introduction of Contouring Control

第 2 章 Task Coordinate Frame Approach

2.1 Problem Formulation

2.2 Controller Design and Analysis

第 3 章 Inverse Problem of Task Coordinate Frame Approach

3.1 Control Objective

3.2 Decouple the Errors

3.3 Parameters Determinant

第 4 章 Modeling and Identification

4.1 Mathematical Model Analysis

4.2 System Identification

第 5 章 Experimental Results

第 6 章 Conclusions and Future Work

6.1 Conclusions

6.2 Future Work

References

Acknowledgements