皮革切割机运动控制测试平台模型辨识方法研究

摘要

随着装备领域和制造行业的迅速发展，相应的运动控制技术也在不断进步，主要集中在数控机床、微电子装备等行业。在服装、制鞋等行业中，皮革切割机的出现大大提高了劳动效率，在全世界得到了广泛的应用。数控皮革切割机具有运行稳定、切割速度快、切割皮料样片质量好、受人为影响因素少、皮料能得到充分利用等特点，有利于节约生产成本、缩短产品加工时间、减少人工劳动的同时可降低劳动强度，可体现出我国服装和制鞋产业的自动化发展水平。目前，虽然我国数控皮革切割机的研发已经取得一定成果，但相比国外先进水平仍然有很大的差距，由于缺少关键技术，我国各制造厂商对国外数控皮革切割机产品的依赖性较大，迫切需要自主研发的数控皮革切割机。
　　为方便后续控制器及误差补偿算法的设计，开发出具有高运行速度和高切割精度的数控皮革切割机，本文提出了以“PC+运动控制卡+被控对象”的数控皮革切割机控制系统的设计方案，将数控皮革切割机控制系统的伺服驱动器、直线电机作为被控对象，运用最小二乘辨识算法，完成了对被控对象的辨识，为自主研发的运动控制卡控制算法设计提供条件，也为最优控制方案提供了基础和依据。
　　本文首先介绍了数控皮革切割机系统，主要包括运动控制卡、伺服驱动器和直线电机等硬件系统各部分的作用及特点，其中运动控制卡是整个系统的核心部分。其次，使用自主研发的运动控制卡搭建了实验平台，在实现数控皮革切割机基本控制功能的基础上，设计了被控对象辨识实验和数据采集程序，为被控对象辨识提供数据来源。最后，基于ARX、OE和ARMAX三种控制模型，使用最小二乘算法对被控对象进行系统辨识，给出不同模型辨识下被控对象的数学模型和模型下的预测控制以及预测误差分析，以便进一步了解被控对象特性，为实现更好的控制策略打下基础。辨识结果可用于运动控制卡参数调整优化、系统预测以及故障检测预报。

目录

声明

摘要

第—章 绪论

1．1 选题的背景

1．2 选题的意义

1．3 电脑皮革切割机的发展现状

1．3．1 国外发展现状

1．3．2 国内发展现状

1．4 本文的主要内容

1．5 论文的内容架构

第二章 皮革切割机运动控制系统组成

2．1 皮革切割机测试实验平台

2．2 皮革切割机系统的硬件结构

2．3 运动控制卡

2．4 伺服驱动器

2．5 直线电机

2．6 光栅尺

2．7 本章小结

第三章 系统辨识

3．1 系统与模型

3．2 系统辨识

3．2．1 数据

3．2．2 模型类

3．2．3 准则

3．3 模型阶次的辨识

3．4 系统辨识的步骤

3．5 噪信比

3．6 z-s变换

3．7 本章小结

第四章 基于最小二乘的被控对象辨识

4．1 基于ARX模墅的被控对象辨识

4．1．1 被控对象的ARX模型描述

4．1．2 ARX辨识算法

4．1．3 ARX模型阶次辨识

4．2 基于OE模型的被控对象辨识

4．2．1 被控对象的OE模型描述

4．2．2 OE模型辨识算法

4．2．3 OE模型阶次辨识

4．3 基于ARMAX模型的被控对象辨识

4．3．1 被控对象的ARMAX模型描述

4．3．2 ARMAX模型辨识算法

4．3．3 基于ARMAX模型辨识的自适应预报

4．4 辨识模型验证

4．5 本章小结

第五章 实验与辨识结果

5．1 辨识实验

5．2 实验数据

5．3 基于ARX模型辨识结果

5．4 基于OE模型辨识结果

5．5 基于ARMAX模型辨识结果

5．6 本章小结

第六章 总结及展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢