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专利号: 2020109490001
申请人: 广东海洋大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-03-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于反演模型的打印机迭代学习控制方法,其特征在于,至少包括:S1.设置打印机的期望运动轨迹rd;

S2.初始化打印机的参考输入ro及控制补偿量uo,令ro=rd,uo=0;

S3.通过辨识模块获取打印机驱动力矩至电机端的位移传递函数Pm(z)及电机端到打印纸的位移传递函数Pz(z),确定反馈控制律传递函数C(z),z表示离散复变换算子;

S4.构造修正的控制补偿量uk和修正的参考输入rk序列,k表示迭代学习次数;

S5.根据打印机驱动力矩至电机端的位移传递函数Pm(z)、电机端到打印纸的位移传递函数Pz(z)及反馈控制律传递函数C(z),求取第k次迭代学习控制过程中的电机端实际位移和打印纸实际位移S6.分别建立期望运动轨迹rd与打印纸实际位移 的误差模型、参考输入与电机端实际位移 的误差模型,并获取每个误差模型对应的误差值;

S7.根据误差模型求得反演模型G-1;

S8.利用反演模型G-1,结合期望运动轨迹rd与打印纸实际位移 的误差模型、参考输入与电机端实际位移 的误差模型,构建基于反演模型的打印机迭代学习控制模型;

S9.判断期望运动轨迹rd与打印纸实际位移 的误差值、参考输入与电机端实际位移的误差值是否均小于ε,若是,结束;否则,执行步骤S10;

S10.将误差值输入基于反演模型的打印机迭代学习控制模型,得到经打印机迭代学习控制模型修正的控制补偿量和修正的参考输入,返回执行步骤S4。

2.根据权利要求1所述的基于反演模型的打印机迭代学习控制方法,其特征在于,步骤S4所述的修正的控制补偿量uk序列表达式为:uk=[uk(1),uk(2),…uk(N)]

修正的参考输入rk序列表达式为:

rk=[rk(1),rk(2),…rk(N),]

其中,N表示最大离散采样时间T内的采样个数,当k为0时,修正的控制补偿量uk序列及修正的参考输入rk序列分别表示初始化的打印机的参考输入r0及控制补偿量u0。

3.根据权利要求2所述的基于反演模型的打印机迭代学习控制方法,其特征在于,步骤S5所述的第k次迭代学习控制过程中的电机端实际位移 的表达式为:

4.根据权利要求3所述的基于反演模型的打印机迭代学习控制方法,其特征在于,打印纸实际位移 的表达式为:其中,Pm(z)表示打印机驱动力矩至电机端的位移传递函数;Pz(z)表示电机端到打印纸的位移传递函数;C(z)表示反馈控制律传递函数。

5.根据权利要求4所述的基于反演模型的打印机迭代学习控制方法,其特征在于,步骤S6所述的期望运动轨迹rd与打印纸实际位移 的误差模型为:其中, 表示期望运动轨迹rd与打印纸实际位移 的误差序列。

6.根据权利要求5所述的基于反演模型的打印机迭代学习控制方法,其特征在于,参考输入与电机端实际位移 的误差模型为:其中, 表示参考输入与电机端实际位移 的误差序列;rk表示修正的参考输入。

7.根据权利要求6所述的基于反演模型的打印机迭代学习控制方法,其特征在于,步骤S7所述的根据误差模型求得反演模型G-1的过程为:将期望运动轨迹rd与打印纸实际位移 的误差模型、参考输入与电机端实际位移 的误差模型组合,表示为:其中,

G的反演形式表示为:

将 代入G的反演形式,求得反演模型:

8.根据权利要求7所述的基于反演模型的打印机迭代学习控制方法,其特征在于,步骤S8所述的基于反演模型的打印机迭代学习控制模型表达式为:即:

其中, 表示期望运动轨迹rd与打印纸实际位移 的误差序列, 表示参考输入与电机端实际位移 的误差序列;uk+1表示第k次迭代学习控制过程中的控制补偿量uk经过基于反演模型的打印机迭代学习控制模型修正后的控制补偿量;rk+1表示第k次迭代学习控制过程中的参考输入rk经过基于反演模型的打印机迭代学习控制模型修正后的控制补偿量。

9.一种打印机系统,其特征在于,包括:

初始化模块,用于设置打印机的期望运动轨迹rd,初始化打印机的参考输入r0及控制补偿量u0;

辨识模块,用于获取打印机驱动力矩至电机端的位移传递函数Pm(z)、电机端到打印纸的位移传递函数Pz(z);

打印机本体,包括打印架板、打印托板、搓纸机构、电机、扫描装置及编码装置;编码装置、电机、搓纸机构依次连接,电机驱动搓纸机构转动,编码装置上设有用于扫描记录电机端实际位移 的电机位移扫描模块,所述扫描装置固定于打印架板的下底面上,打印架板的下底面与打印托板的上底面之间还设有空隙,搓纸机构带动打印纸从空隙的一端穿入,扫描装置扫描记录打印纸的实际位移反馈控制模块,接收电机位移扫描模块传输的电机端实际位移 及位移扫描装置传输的打印纸的实际位移 信息,构建权利要求1所述的基于反演模型的打印机迭代学习控制模型,修正电机位移扫描模块传输的电机端实际位移 及位移扫描装置传输的打印纸的实际位移判断模块,用于判断期望运动轨迹rd与打印纸实际位移 的误差值、参考输入与电机端实际位移 的误差值是否均小于ε,并将判断结果传输至反馈控制模块。

10.根据权利要求9所述的打印机系统,其特征在于,所述辨识模块为MATLAB系统辨识工具箱,获取打印机驱动力矩至电机端的位移传递函数Pm(z)、电机端到打印纸的位移传递函数Pz(z)。