[发明专利]时变分数阶FCOR多轴协同控制系统性能评估方法

摘要

本发明公开了一种时变分数阶FCOR多轴协同控制系统性能评估方法，属于工业数控及运动控制技术领域，依次按以下步骤进行：第一步骤是数据采集步骤，第二步骤是空间运动轨迹重建步骤，第三步骤是分数阶模型结构估计步骤；第四步骤是分数阶模型参数估计步骤；第五步骤是输出—噪声模型估计；第六步骤是变结构白化滤波；第七步骤是时域及频域相关分析；在多轴协同控制系统的持续运行过程中，外部系统性能评估模块持续运行上述第一至第七步骤。相对于内置系统评估算法，本发明的外部系统性能评估模块及算法是独立于被评估系统的，即具有更高的可靠性，使数据满足了FCOR算法的“单输入单输出”要求；本发明可以获得更高的模型描述精度，获得更理想的白化效果。

主权项

1.时变分数阶FCOR多轴协同控制系统性能评估方法，其特征在于：被评估的多轴协同控制系统包括有下位控制器，下位控制器连接有作为被控对象的功率放大器、伺服电机和运动传感器；本方法通过外部系统性能评估模块来进行，外部系统性能评估模块包括CPU、通讯模块和存储器，通讯模块和存储器分别与CPU相连接；通讯模块与被评估的多轴协同控制系统的下位控制器以有线或无线的方式相连接；外部系统性能评估模块的CPU和/或存储器中内置有初始的输出－噪声模型；本方法依次按以下步骤进行：第一步骤是数据采集步骤，外部系统性能评估模块通过运动控制器获得每个独立运动轴的参考运动轨迹和实际运动轨迹；第二步骤是空间运动轨迹重建步骤，外部系统性能评估模块根据第一步骤采集到的参考运动轨迹和实际运动轨迹，计算出各独立运动轴的参考运动空间曲线和实际运动空间曲线；第三步骤是分数阶模型结构估计步骤；外部系统性能评估模块的存储器中存储有分数阶系统辨识程序；外部系统性能评估模块通过分数阶系统辨识程序，计算出与参考运动空间曲线和实际运动空间曲线最为匹配的分数阶模型结构；第四步骤是分数阶模型参数估计步骤；外部系统性能评估模块根据第三步骤中得出的分数阶模型结构，并将第二步骤得到的参考运动空间曲线作为输入数据，将第二步骤得到的实际运动空间曲线作为输出数据，对分数阶模型结构的阶数和系数进行最小误差估计，得到分数阶模型结构的阶数和系数，从而完善分数阶模型；第五步骤是输出—噪声模型估计；外部系统性能评估模块使用被评估系统的实际输出数据作为输出—噪声模型的输入数据，从而激励该模型并计算出优化的输出－噪声模型，根据计算结果对输出－噪声模型进行优化修正；第六步骤是变结构白化滤波；外部系统性能评估模块使用第五步骤中得到的输出—噪声模型，对分数阶模型的输出数据进行白化滤波；第七步骤是时域及频域相关分析；外部系统性能评估模块分别在时域和频域对分数阶模型的输出数据和白化噪声进行相关分析，以加权平均方式获得最终的评估结果；在多轴协同控制系统的持续运行过程中，外部系统性能评估模块持续运行上述第一至第七步骤。