[发明专利]一种用于重型并联机床的双前馈控制系统

权利要求书

1.一种用于重型并联机床的双前馈控制系统，该系统包括由第一加法器、位置环控制器、第二加法器、速度环控制器、第三加法器和电流环控制器依次连接组成的运动学控制子系统；其特征在于，还包括运动学逆解模块、由驱动力计算模块和杆长变形计算模块组成的动力学逆模型、由动力学前馈补偿控制器和零相位误差跟随补偿控制器组成的双前馈补偿；其中，运动学逆解模块的输出端分别与运动学控制子系统的输入端、驱动力计算模块的输入端、杆长变形计算模块的输入端、零相位误差跟随补偿控制器的输入端相连，驱动力模块的输出端与动力学前馈补偿控制器的输入端相连，动力学前馈补偿控制器的输出端与运动学控制子系统的第三加法器相连，零相位误差跟随补偿控制器的输出端与运动学控制子系统的第二加法器相连，杆长变形计算模块的输出端与运动学逆解模块相连；运动学逆解模块的输入端、运动学控制子系统输出端分别为本双前馈控制系统的输入端和输出端；控制对象分别与运动学控制子系统的第二、第三加法器相连构成速度控制环与电流控制环，双前馈控制系统的输出端与运动学控制子系统的第一加法器相连构成位置控制环。 

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的运动学逆解模块根据给定的重型并联机床的各个结构尺寸，利用其几何关系，通过坐标变换的方法，得到并联机床的位置反解计算方程，计算出与动平台的运动位姿轨迹对应的各支路主动副（滑块）的期望运动位移； 

同时对杆件变形进行变形补偿为： 

L＝L₀+δ 

L为实际杆长，L₀杆件理论长度，δ为杆件变形量，实际杆长初始值为理论长度。 

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：动力学前馈补偿控制器用于消除干扰力矩的影响，其具体实现表达式为： 

式中，L是电机电枢电感，K_t是电机电磁转矩系数，K_pi是电流环控制器的比例控制系数，T_ii是电流环控制器的积分时间系数，R是电机电枢电阻。 

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述零相位误差跟随补偿控制器用于消除系统的相位延迟，在整个频率范围内使系统的相位延迟为零，保证跟踪精度； 

零相位误差跟随补偿控制器的表达式为： 

式中A₀（Z）为离散域中被补偿对象传递函数的分母，为离散域中被补偿对象传递函数的分子中包含所有稳定零点的部分，为离散域中被补偿对象传递函数的分子中包含所有不稳定零点的部分，将中Z分别替换为Z^-1与1，即可得到 与