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1、(10)申请公布号 CN 103353764 A (43)申请公布日 2013.10.16 CN 103353764 A *CN103353764A* (21)申请号 201310231057.8 (22)申请日 2013.06.08 G05D 3/12(2006.01) (71)申请人 浙江理工大学 地址 310018 浙江省杭州市江干区下沙高教 园区 2 号路 (72)发明人 杨亮亮 史伟民 张德朝 (74)专利代理机构 杭州天正专利事务所有限公 司 33201 代理人 王兵 黄美娟 (54) 发明名称 位置闭环运动控制系统中机电模型辨识方法 (57) 摘要 本发明涉及位置闭环运动控制系统。
2、中的位置 闭环控制器。尤其涉及一种基于正交分解迭代方 法的位置闭环运动控制系统中机电模型辨识方 法。 通过构建正交矢量基函数， 将控制模型在基函 数说构建的正交矢量空间中进行投影， 采用迭代 学习的方法沿基函数轴方向进行位置闭环运动控 制系统中机电模型参数迭代辨识。本发明方法显 著提高了对位置的跟踪精度和高速响应性能， 满 足运动控制系统中高速高精的要求。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103353764 A CN 103353。
3、764 A *CN103353764A* 1/1 页 2 1. 位置闭环运动控制系统中机电模型辨识方法， 其特征在于 ： 通过构建正交矢量基函 数， 将控制模型在基函数说构建的正交矢量空间中进行投影， 采用迭代学习的方法沿基函 数轴方向进行位置闭环运动控制系统中机电模型参数迭代辨识 ； 包括以下步骤 ： 1） 、 通过输入信号 r(t)， 计算投影矩阵 A ； 2） 、 计算脉冲响应矩阵 GS， GP ； 3） 、 根据投影矩阵 A 计算 MP、 MS， MP=ATGPA， MS=ATGSA 4） 、 令迭代次数 k=0， 并设定迭代初值 5） 、 计算误差的投影参数其中 H 为定常增益矩阵 。
4、； 6） 、 计算新的参数 7） 、 判断是否小于给定的迭代误差， 如果小于迭代误差， 则迭代结束， 否则重 复执行 5-7。 2. 如权利要求 1 所述的的位置闭环运动控制系统中机电模型辨识方法， 其特征在于 ： 步骤 （1） 由以下步骤组成 ： （1.1） 获取 Q 矩阵，其中 Ts 为采样周期， N 为采 样点数 ； （1.2） 对 Q 矩阵进行正交分解， Q=UR， 其中 UTU=I， R 为上三角矩阵 ； （1.3）选取矩阵 U 的 n+1 个列矢量作为正交矢量基函数构建矢量空间， 则投影矩阵 A=U=f1(t),f2(t),fn+1(t)。 3. 如权利要求 1 所述的位置闭环运动。
5、控制系统中机电模型辨识方法， 其特征在于 ： 步 骤 （2） 由以下步骤组成 ： （2.1） 系统输出信号 Y(s)=GP(s)R(s)+GS(s)F(s)R(s)+GS(s)W(s)， 对该式进行采用离散 化向量方式描述各个信号可得如下等式 ： 其中， yk(j) 表示第 k 次迭代时， 输出信号 y 的第 j+1 个元素， r*为输入理想轨迹指令， N=T/Ts, 每次迭代辨识的时间长度 t 0,T， 采样周期为 Ts。 权 利 要 求 书 CN 103353764 A 2 1/3 页 3 位置闭环运动控制系统中机电模型辨识方法 技术领域 0001 本发明涉及位置闭环运动控制系统中的位置闭。
6、环控制器。 尤其涉及一种基于正交 分解迭代方法的位置闭环运动控制系统中机电模型辨识方法。 背景技术 0002 在机电系统的位置闭环控制系统中， 必须设计合理的位置控制器以快速准确跟踪 位置指令。目前运动控制系统位置采用基于经验的 PID 控制器设计方法， 而优化的位置控 制器需要以机电被控对象模型为基础进行系统分析和设计， 因此， 被控机电对象的模型对 位置控制器的设计有着直接、 重要的影响， 有必要在辨识出的合理的机电对象模型的基础 上设计位置环控制器获得良好的控制效果。 发明内容 0003 考虑到以上描述， 本发明的一个目的是提供一种基于正交分解迭代方法的位置闭 环运动控制系统中机电模型辨。
7、识方法。 0004 基于正交分解迭代方法的位置闭环运动控制系统中机电模型辨识方法， 其特征在 于 ： 通过构建正交矢量基函数， 将控制模型在基函数说构建的正交矢量空间中进行投影， 采用迭代学习的方法沿基函数轴方向进行位置闭环运动控制系统中机电模型参数迭代辨 识 ； 0005 包括以下步骤 ： 0006 1） 、 通过输入信号 r(t)， 计算投影矩阵 A ； 0007 2） 、 计算脉冲响应矩阵 GS， GP ； 0008 3） 、 根据投影矩阵 A 计算 MP、 MS， MP=ATGPA， MS=ATGSA 0009 4） 、 令迭代次数 k=0， 并设定迭代初值 0010 5） 、 计算误。
8、差的投影参数其中 H 为定常增益矩阵 ； 0011 6） 、 计算新的参数 0012 7） 、 判断是否小于给定的迭代误差， 如果小于迭代误差， 则迭代结束， 否 则重复执行 5-7。 0013 进一步， 步骤 （1） 由以下步骤组成 ： 0014 （1.1） 获取 Q 矩阵，其中 Ts 为采样周期， N 为采样点数 ； 说 明 书 CN 103353764 A 3 2/3 页 4 0015 （1.2） 对 Q 矩阵进行正交分解， Q=UR， 其中 UTU=I， R 为上三角矩阵 ； 0016 （1.3） 选取矩阵U的n+1个列矢量作为正交矢量基函数构建矢量空间， 则投影矩阵 A=U=f1(t。
9、),f2(t),fn+1(t)。 0017 进一步， 步骤 （2） 由以下步骤组成 ： 0018 （2.1） 系统输出信号 Y(s)=GP(s)R(s)+GS(s)F(s)R(s)+GS(s)W(s)， 对该式进行采用 离散化向量方式描述各个信号可得如下等式 ： 0019 0020 其中， yk(j) 表示第 k 次迭代时， 输出信号 y 的第 j+1 个元素， r*为输入理想轨迹 指令， N=T/Ts, 每次迭代辨识的时间长度 t 0,T， 采样周期为 Ts。 0021 本发明的有益效果是 ： 本发明方法显著提高了对位置的跟踪精度和高速响应性 能， 满足运动控制系统中高速高精的要求。 附图说。
10、明 0022 图 1 控制系统结构图 0023 图 2 基于迭代域控制闭环控制框图 具体实施方式 0024 下面通过实施实例， 并结合附图， 对本发明的技术方案作进一步具体的说明。 0025 基于正交分解迭代方法的位置闭环运动控制系统中机电模型辨识方法， 其特征在 于 ： 通过构建正交矢量基函数， 将控制模型在基函数说构建的正交矢量空间中进行投影， 采用迭代学习的方法沿基函数轴方向进行位置闭环运动控制系统中机电模型参数迭代辨 识 ； 0026 包括以下步骤 ： 0027 1） 、 通过输入信号 r(t)， 计算投影矩阵 A ； 0028 2） 、 计算脉冲响应矩阵 GS， GP ； 0029 。
11、3） 、 根据投影矩阵 A 计算 MP、 MS， MP=ATGPA， MS=ATGSA 0030 4） 、 令迭代次数 k=0， 并设定迭代初值 0031 5） 、 根据图2计算误差的投影参数其中H为定常增益矩 阵 ； 0032 6） 、 计算新的参数 0033 7） 、 判断是否小于给定的迭代误差， 如果小于迭代误差， 则迭代结束， 否 则重复执行 5-7。 0034 进一步， 步骤 （1） 由以下步骤组成 ： 说 明 书 CN 103353764 A 4 3/3 页 5 0035 （1.1） 获取 Q 矩阵，其中 Ts 为采样周期， N 为采样点数 ； 0036 （1.2） 对 Q 矩阵进。
12、行正交分解， Q=UR， 其中 UTU=I， R 为上三角矩阵 ； 0037 （1.3） 选取矩阵U的n+1个列矢量作为正交矢量基函数构建矢量空间， 则投影矩阵 A=U=f1(t),f2(t),fn+1(t)。 0038 进一步， 步骤 （2） 由以下步骤组成 ： 0039 （2.1） 由图 1 知 Y(s)=GP(s)R(s)+GS(s)F(s)R(s)+GS(s)W(s)， 对该式进行采用离散 化向量方式描述各个信号可得如下等式 ： 0040 0041 其中， yk(j) 表示第 k 次迭代时， 输出信号 y 的第 j+1 个元素， r*为输入理想轨迹 指令， N=T/Ts, 每次迭代辨识的时间长度 t 0,T， 采样周期为 Ts。 0042 本发明方法显著提高了对位置的跟踪精度和高速响应性能。 0043 本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举， 本发明的保护 范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式， 本发明的保护范围也及于本领域技术 人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。 说 明 书 CN 103353764 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103353764 A 6 。