專利名稱：一種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)定位平臺(tái)的預(yù)測(cè)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械傳動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)定位平臺(tái)的預(yù)測(cè)控制方法。
背景技術(shù)：
許多常見的精密加工系統(tǒng)所需的設(shè)備，譬如高精度萬能銑床、三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等，往往采用含有滾珠絲杠裝置的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作平臺(tái)，這些機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由于配合或磨損造成的死區(qū)、間隙等非線性特性，而這些特性對(duì)系統(tǒng)的控制性能影響是不能忽略的，它會(huì)降低系統(tǒng)的控制精度，有時(shí)會(huì)引起系統(tǒng)的抖動(dòng)，甚至?xí)霈F(xiàn)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。因此，現(xiàn)存的不少技術(shù)大都是對(duì)這些非線性特性進(jìn)行補(bǔ)償，由于這些非線性特性建模的時(shí)候會(huì)有比較大的誤差，并且隨著設(shè)備的磨損、老化，模型的誤差會(huì)越來越大，因此會(huì)存在著較大的補(bǔ)償誤差，這在超精密加工設(shè)備中體現(xiàn)得更為明顯，能否找到一種不必對(duì)這些非線性特性進(jìn)行直接補(bǔ)償，同時(shí)又能消除其影響，獲得滿意控制性能的實(shí)時(shí)控制方法，成為提高超精密系統(tǒng)控制精度和性能的關(guān)鍵和難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種不必對(duì)這類系統(tǒng)中滾珠絲杠產(chǎn)生的間隙這一類非光滑的非線性特性進(jìn)行直接補(bǔ)償、卻能消除間隙影響的非光滑預(yù)測(cè)控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)定位平臺(tái)的預(yù)測(cè)控制方法，該機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)帶有滾珠絲杠，所述的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)定位平臺(tái)包括的飼服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)角作為系統(tǒng)的輸入信號(hào)u (k)，經(jīng)過齒輪箱變速及絲杠的機(jī)械傳動(dòng)，再帶動(dòng)工作臺(tái)負(fù)載工作，工作臺(tái)的位移y(k)，即為整個(gè)系統(tǒng)的輸出，其中，所述定位平臺(tái)的間隙用來描述齒輪箱與絲杠的機(jī)械傳動(dòng)的非線性特性，是一個(gè)線性的動(dòng)態(tài)子模型，用來描述工作平臺(tái)的負(fù)載，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的非線性特性的輸出，即X (k)，且不能直接測(cè)量，所述定位平臺(tái)的輸入和輸出為u(k)和y(k)所述的間隙的特性描述為，
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)定位平臺(tái)的預(yù)測(cè)控制方法，該機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)帶有滾珠絲杠，其特征在于，所述的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)定位平臺(tái)包括的飼服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)角作為系統(tǒng)的輸入信號(hào)U (k)，經(jīng)過齒輪箱變速及絲杠的機(jī)械傳動(dòng)，再帶動(dòng)工作臺(tái)負(fù)載工作，工作臺(tái)的位移y (k)，即為整個(gè)系統(tǒng)的輸出，其中， 所述定位平臺(tái)的間隙用來描述齒輪箱與絲杠的機(jī)械傳動(dòng)的非線性特性， 是一個(gè)線性的動(dòng)態(tài)子模型，用來描述工作平臺(tái)的負(fù)載， 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的非線性特性的輸出，即X (k)，且不能直接測(cè)量， 所述定位平臺(tái)的輸入和輸出為u(k)和y(k) 所述的間隙的特性描述為，
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)定位平臺(tái)的預(yù)測(cè)控制方法，該機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)帶有滾珠絲杠，所述的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)定位平臺(tái)包括的飼服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)角作為系統(tǒng)的輸入信號(hào)u(k),經(jīng)過齒輪箱變速及絲杠的機(jī)械傳動(dòng)，再帶動(dòng)工作臺(tái)負(fù)載工作，工作臺(tái)的位移y(k),即為整個(gè)系統(tǒng)的輸出，給出控制誤差ε,根據(jù)系統(tǒng)模型，系統(tǒng)的工作區(qū)間4→1→2和2→3→4都能估計(jì)出來，在第k步，能計(jì)算出在非光滑點(diǎn)，J(k)關(guān)于u(k)的Clarke次梯度,i.e.,其中j∈Jk，Jk={1,2,…,t},|Jk|是Jk的元素的個(gè)數(shù)，|Jk|≤t1給定的有界的自然數(shù)，t=t+1，如果t≤t1,那么Jk={1，…,t}；如果t>t1,那么Jk=Jk-1∪{t}\{t-t1}；或者在光滑點(diǎn)，J(k)關(guān)于u(k)的梯度其中我們令或者那么我們就能求出系統(tǒng)的準(zhǔn)輸入u1(k)。
文檔編號(hào)G05B13/00GK103019092SQ201210594298
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者董瑞麗, 譚永紅, 陳輝 申請(qǐng)人:上海師范大學(xué)