高速高精運動控制系統(tǒng)模型參數(shù)辨識與實驗研究.pdf

1、隨著運動控制系統(tǒng)在數(shù)控機床和微電子裝備中的廣泛使用，它也隨之成為了一個新的研究領(lǐng)域。這類系統(tǒng)通常由上位機軟件、運動控制器、伺服驅(qū)動器、電機及執(zhí)行機構(gòu)等構(gòu)成。運動控制器作為該系統(tǒng)的主要組成部分，它的性能直接影響了系統(tǒng)的精度要求。
　　在設(shè)計高速高精運動控制系統(tǒng)中的控制器方面，控制器參數(shù)會在該系統(tǒng)起著關(guān)鍵作用。因為參數(shù)的設(shè)置不當(dāng)會嚴重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精度達不到要求。所以，關(guān)于對控制參數(shù)調(diào)整是控制器設(shè)計至關(guān)重要

2、的一個環(huán)節(jié)。目前基本采用經(jīng)驗的方法來進行調(diào)整，該方法效率不高，且基本取決于人的因素。而如果想要得到一個穩(wěn)定且高速高精的控制器就需要得到一個相對精確的被控對象數(shù)學(xué)模型。因此為了實現(xiàn)高速高精度運動控制的方案，提出了基于最小二乘的辨識算法來辨識其對象模型參數(shù)。為了使算法能在噪聲環(huán)境下不失真且運行穩(wěn)定，運用了濾波器對其輸入輸出數(shù)據(jù)進行濾波。構(gòu)建了基于濾波器的最小二乘線性回歸方程，即加入一個穩(wěn)定的二階傳遞函數(shù)，達到穩(wěn)定辨識的效果。仿真與實驗結(jié)果表

3、明，最小二乘在有噪聲的閉環(huán)運動控制系統(tǒng)中的辨識結(jié)果不收斂且失真，而加入濾波器的最小二乘算法能顯著提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及精確度，且滿足其高速高精的要求。
　　本課題根據(jù)已有的二維直線電機平臺，搭建了軟硬件測試平臺，來獲取對應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)。分別對直線電機的數(shù)學(xué)模型和伴隨直線電機的紋波推力波形進行了辨識研究。分別用經(jīng)典的最小二乘、遞推最小二乘和研究所得的加入濾波器的遞推最小二乘對該系統(tǒng)進行了辨識研究。通過實驗，驗證了提出的辨識算法的可行性