[发明专利]输入整形器设计方法

说明书

本发明涉及机电控制技术领域，公开了一种输入整形器设计方法。所述方法包括获取机电控制系统在各个振动模态下的第一频域数据；将所述第一频域数据与至少一个预设频域模型的第二频域数据进行对比，获取与所述第一频域数据误差最小的目标预设频域模型；根据所述目标预设频域模型的预设传递函数确定所述机电控制系统的传递函数；根据所述机电控制系统的传递函数计算获取各个所述振动模态的固有参数；根据每个所述振动模态的固有参数构建对应的输入整形器；根据各个所述振动模态对应的输入整形器获取所述机电控制系统的输入整形器。通过本输入整形器设计方法获取的输入整形器可以实现对系统的所有振动模态的运动轨迹引起的残余振动进行抑制。

技术领域

本发明涉及机电控制技术领域，特别是涉及一种输入整形器设计方法。

背景技术

交流伺服系统在工业生产线的自动化装配和加工过程中的应用日益广泛，自动化装配和加工过程往往需要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往往导致其在运动结束后出现长时间的残余振动，从而大幅降低了末端执行器的定位精准性和速度。末端执行器的残余振动在高速、高加速运动的情况下更为明显，甚至会影响控制系统的稳定性。输入整形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，通常末端执行器的运动轨迹频率成分相对单一，导致激励系统的模态单一，根据某些轨迹的振动信号设计的输入整形器不能抑制所有运动轨迹引起的振动。

发明内容

基于此，有必要针对通常输入整形器适用的运动轨迹单一的问题，提供一种输入整形器设计方法。

一种输入整形器设计方法，其特征在于，应用于机电控制系统，所述方法包括获取所述机电控制系统在各个振动模态下的第一频域数据将所述第一频域数据与至少一个预设频域模型的第二频域数据进行对比，获取与所述第一频域数据误差最小的目标预设频域模型；根据所述目标预设频域模型的预设传递函数确定所述机电控制系统的传递函数；根据所述机电控制系统的传递函数计算获取各个所述振动模态的固有参数；根据每个所述振动模态的固有参数构建对应的输入整形器；根据各个所述振动模态对应的输入整形器获取所述机电控制系统的输入整形器。

上述输入整形器设计方法，通过实验获取系统的各个振动模态的第一频域数据，将实验测得的第一频域数据与预设频域模型的第二频域数据对比，找到与所述第一频域数据误差最小的目标预设频域模型，该目标预设频域模型即为所述机电控制系统的频域模型，所述目标预设频域模型的传递函数也就为所述机电控制系统的传递函数。根据所述机电控制系统的传递函数确定各个振动模态的固有参数，再分别对各个振动模态的固有参数设计相应的适用于该振动模态的输入整形器。最后根据各个所述振动模态对应的输入整形器获取所述机电控制系统的输入整形器。通过本输入整形器设计方法设计出来的输入整形器囊括了所述机电控制系统的所有振动模态对应的输入整形器，可以实现对系统的所有振动模态的运动轨迹引起的残余振动进行抑制。

在其中一个实施例中，所述第一频域数据包括所述机电控制系统在各频率点上对应的幅值和相位数据；所述第二频域数据包括所述预设频域模型在各频率点上对应的幅值和相位数据。

在其中一个实施例中，所述将所述第一频域数据与至少一个预设频域模型的第二频域数据进行对比，获取与所述第一频域数据误差最小的目标预设频域模型，包括通过最小二乘法对所述第一频域数据与至少一个预设频域模型的第二频域数据进行拟合，筛选出与所述第一频域数据在各个频率点上幅值和相位数据误差向量最小的目标预设频域模型。

在其中一个实施例中，所述根据所述目标预设频域模型的传递函数确定所述机电控制系统的传递函数，包括根据所述目标预设频域模型的传递函数确定所述机电控制系统传递函数的待定系数a_k和b_k；根据确定的所述待定系数a_k和b_k确定所述机电控制系统的传递函数。