[发明专利]两自由度控制系统、控制方法、控制设备及存储介质

说明书

本发明涉及一种两自由度控制系统、控制方法、控制设备及存储介质，该系统包括：轨迹滤波器、整形滤波器、前馈控制器和反馈控制器，轨迹滤波器根据输入指令原始轨迹进行防止原始轨迹变形的第一次滤波获得第一滤波轨迹；整形滤波器根据第一滤波轨迹进行抑制被控对象残余振动的第二次滤波获得第二滤波轨迹；根据第二滤波轨迹和被控对象输出的编码器位置获得跟随误差，反馈控制器根据跟随误差获得第一控制指令；前馈控制器根据第一滤波轨迹获得第二控制指令；被控对象根据第一控制指令和第二控制指令受控运动。本发明通过轨迹滤波器和整形滤波器既抑制了被控对象的残余振动，又能保证轨迹没有变形。

技术领域

本发明涉及控制器领域，特别是涉及一种两自由度控制系统、控制方法、控制设备及存储介质。

背景技术

随着交流伺服系统应用的日趋广泛，工业生产线上的自动化装配、加工过程中，往往要求末端执行机构具备较强的快速定位能力。但是由于末端执行器的柔性连接，导致其在运动结束后出现长时间的残余振动，并且高速、高加速运动的情况下更为明显，大幅降低了末端执行器的定位精度和速度，甚至会影响控制系统的稳定性。同时，一些末端执行器抓取工件的质量或惯量变化，会导致残余振动的频率发生变化。

输入指令整形滤波器是一种能够有效抑制执行机构末端残余振动的控制方法，由于其不需要改变系统的结构，也不会影响系统稳定性，在工业上得到了广泛的应用。但是，输入指令整形滤波器的引入，会导致输入指令发生变形，对于点到点的运动场合，这一点影响不大；但是对于讲求轮廓误差的场合，会导致轮廓误差过大。

发明内容

基于此，有必要针对执行机构末端存在残余振动和输入指令发生变形的问题，提供一种新的两自由度控制系统、控制方法、控制设备及存储介质。

一种两自由度控制系统，包括：轨迹滤波器、整形滤波器、前馈控制器和反馈控制器，其中：所述轨迹滤波器根据输入指令原始轨迹进行防止所述原始轨迹变形的第一次滤波获得第一滤波轨迹；所述整形滤波器根据所述第一滤波轨迹进行抑制被控对象残余振动的第二次滤波获得第二滤波轨迹；所述两自由度控制系统根据所述第二滤波轨迹和所述被控对象输出的编码器位置获得当前周期的跟随误差，所述反馈控制器根据所述当前周期的跟随误差获得用于决定下一周期的跟随误差的第一控制指令；所述前馈控制器根据所述第一滤波轨迹获得用于降低跟随误差的第二控制指令；所述被控对象根据所述第一控制指令和所述第二控制指令受控运动。

在其中一个实施例中，所述整形滤波器为最小相位系统，所述轨迹滤波器的传递函数为所述整形滤波器的传递函数的逆。

在其中一个实施例中，所述整形滤波器的传递函数为：

其中：-d为滞后的伺服周期数，B_c(z^-1)为分子表达式，A_c(z^-1)为分母表达式：

其中：m为分子的阶数，n为分母的阶数，b₀、b₁、……、b_m为分子各项系数，a₁、a₂、……、a_n为分母各项系数；

所述轨迹滤波器的传递函数为：

在其中一个实施例中，所述前馈控制器的模型是所述被控对象的模型的逆。

在其中一个实施例中，所述被控对象是末端执行器。

一种两自由度控制方法，所述方法包括：

根据输入指令原始轨迹进行防止所述原始轨迹变形的第一次滤波获得第一滤波轨迹；

根据所述第一滤波轨迹进行抑制被控对象残余振动的第二次滤波获得第二滤波轨迹；