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专利号: 2023110520105
申请人: 武汉科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多轴运动系统的轨迹跟踪控制方法,其特征在于所述方法包括以下步骤:S1:建立多轴运动系统的原始状态空间模型,获取所述原始状态空间模型的动态特性;

步骤S1包括:

所述原始状态空间模型包括:n个子系统,n为大于0的正整数;

所述原始状态空间模型的表达式,如下:

其中,xpi,xvi为第i子系统的状态量,ui为第i子系统的控制输入量,δai,δbi分别为第i子系统系统状态和控制输入未知且时变的参数,yi(t)为第i子系统的输出量,γi为第i子系统的模型不确定性和外部干扰;i表示子系统的编号,0<i≤n;

S2:通过所述动态特性修改所述原始状态空间模型,设计具有学习驱动能力的参数学习率,通过所述参数学习率,确定未知且时变的系统模型参数估计值步骤S2包括:

T

S21:令δi=[δai  δbi] ,Φvi=[xvi ui],生成修改后的第i子系统,表达式如下:S22:通过所述修改后的第i子系统,构建第i子系统状态估计器,通过所述第i子系统状态估计器对所述第i子系统的状态量xvi进行估计,确定第i子系统状态xvi的估计值S23:通过所述第i子系统状态xvi的估计值 构建所述参数学习率,表达式如下:T

其中,Fi为可调节的学习率增益,Φvi为Φvi的转置矩阵;

S24:重复步骤S22‑S24共n次,确定全部子系统的所述未知且时变的系统模型参数估计值S3:通过所述系统模型参数估计值 构建所述原始状态空间模型的轨迹跟踪控制器;

S4:获取轨迹误差耦合控制器;

S5:根据所述轨迹跟踪控制器以及所述轨迹误差耦合控制器,构建多轴运动轨迹跟踪控制系统。

2.如权利要求1所述的一种多轴运动系统的轨迹跟踪控制方法,其特征在于,所述步骤S22包括:所述第i子系统状态估计器的表达式,如下:其中,Πi为可调节的第i子系统状态估计器的增益矩阵,βi为扰动估计增益, 为第i子系统状态xvi的估计值, 为γi的估计值。

3.如权利要求2所述的一种多轴运动系统的轨迹跟踪控制方法,其特征在于,所述步骤S3包括:所述原始状态空间模型的轨迹跟踪控制器的表达式,如下:其中, Ki为系统控制增益矩阵,Kγi为扰动补偿增益。

4.如权利要求1所述的一种多轴运动系统的轨迹跟踪控制方法,其特征在于,所述步骤S4包括:S41:构建轨迹误差的表达式,如下:

ε=c1e1+…+ciei+…+cnen其中,e1,…,ei,…,en为各子系统的轨迹跟踪误差,c1,…,ci,…,cn为可调节的耦合增益,且随着轨迹变化而改变;

S42:根据所述轨迹误差,构建轨迹误差耦合控制器的表达式,如下:uc1=c1uε,…,uci=ciuε,…,ucn=cnuε其中,kp,ki,kd为可调节的增益,l/λ为轨迹误差耦合因子,uε为轨迹误差耦合控制输入,uc1,…,uci,…,ucn为轨迹误差补偿控制量,ε为轨迹误差。

5.如权利要求4所述的一种多轴运动系统的轨迹跟踪控制方法,其特征在于,所述步骤S5包括:所述多轴运动轨迹跟踪控制系统的表达式,如下:T

uηi=ui+uci,uη=[uη1,…,uηi,…,uηn]其中,uηi第i子系统的最终控制输入量,uη为系统控制输入量。

6.一种多轴运动系统的轨迹跟踪控制设备,其特征在于:包括:处理器及存储设备;所述处理器加载并执行存储设备中的指令及数据用于实现权利要求1~5所述的任意一种多轴运动系统的轨迹跟踪控制方法。