一种基于自抗扰控制器的网络化多轴运动位置同步控制方法技术

一种基于自抗扰控制器的网络化多轴运动位置同步控制方法，该方法首先针对各单轴伺服系统将时延引起的不确定性处理为系统总和扰动的一部分，进而设计线性扩张状态观测器，对其进行估计。其次，建立同步误差模型，进而设计具有扰动补偿功能的PD型位置同步控制器，在实现系统具有良好的单轴跟踪控制性能的同时，实现良好的位置同步控制性能。本发明专利技术在能有效处理时变时延对网路化多轴运动位置同步控制系统影响的同时，保证系统具有良好抗干扰性能和鲁棒性能。

A networked multi axis motion synchronization control method based on auto disturbance rejection controller

An ADRC based network of multi axis synchronous position control method, the method for the single axis servo system the uncertain time delay caused by processing as part of a total system disturbance, and then design a linear extended state observer, its estimation. Secondly, a synchronous error model is established, and then a PD type position synchronization controller with disturbance compensation function is designed, which achieves good position synchronization control performance while achieving good uniaxial tracking control performance. The invention can effectively handle time varying delay and influence the networked multi axis motion position synchronous control system, ensuring that the system has good anti-interference performance and robust performance.

【技术实现步骤摘要】
一种基于自抗扰控制器的网络化多轴运动位置同步控制方法
本专利技术应用于网络化运动控制领域，涉及一种适用于网络化多轴协调运动控制的位置同步控制方法。
技术介绍
在现代智能制造业中，多轴运动控制的应用已日益广泛，通过多轴联动可实现复杂的设备功能，如工业机器人、无轴印刷机、纺织机和印刷包装机。随着网络技术的快速发展，多轴运动控制系统正朝着网络化和高速化的方向发展。将网络引入伺服控制系统，在控制器和多轴伺服驱动器之间通过以太网进行数据通信，大大提高了控制器和驱动器之间的数据传输速率及可靠性，同时也实现了精确的多轴同步功能，极大减少了系统布线，提高了系统扩展能力。通用以太网在带宽、成本和开放性等方面有着现场总线无法比拟的优势，基于开放性的通用以太网研制的伺服系统能很好地提高装备的灵活性、快速性和控制精度。因此，基于通用以太网的多轴运动控制已逐渐成为现代智能制造的核心技术之一。然而，以太网最初是为商业场合设计的，将以太网引入运动控制系统增加了新的因素和问题，例如，以太网非确定性通信机制导致各种通信不确定问题，难以满足现代运动控制系统强实时性和高速、高精度的加工要求。尽管已有一些商用工业以太网技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自抗扰控制器的网络化多轴运动位置同步控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤1)在网络诱导时延小于一个采样周期的情况下，建立含有时变网络诱导时延的单轴伺服控制系统模型，将网络化单轴伺服控制系统建模为一个具有一步输入时滞的离散时间线性时变系统，进而将时变时延引起的系统不确定动态处理为系统的总和扰动的一部分，包括以下过程：1.1)建立多轴伺服系统状态空间模型：根据多轴运动控制系统的动态特性，得在速度模式下第i(i＝1,…,n)轴伺服系统的状态空间模型为

【技术特征摘要】
1.一种基于自抗扰控制器的网络化多轴运动位置同步控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤1)在网络诱导时延小于一个采样周期的情况下，建立含有时变网络诱导时延的单轴伺服控制系统模型，将网络化单轴伺服控制系统建模为一个具有一步输入时滞的离散时间线性时变系统，进而将时变时延引起的系统不确定动态处理为系统的总和扰动的一部分，包括以下过程：1.1)建立多轴伺服系统状态空间模型：根据多轴运动控制系统的动态特性，得在速度模式下第i(i＝1,…,n)轴伺服系统的状态空间模型为其中，xi1(t)和xi2(t)分别表示第i轴伺服系统的位置量和速度量，为第i轴伺服系统控制输入，即速度设定值，为第i轴伺服系统未知且有界的干扰量，为第i轴伺服系统输出值即位置量，ai、bi为第i轴伺服系统的模型定常系数；1.2)建立时变网络诱导时延影响下的单轴伺服控制系统模型：数据包在网络传输过程中存在网络诱导时延，用表示第i轴传感器至控制器通道的时延，表示第i轴控制器至执行器通道的时延，则在系统采样时刻tk存在未知的时变网络诱导时延，记为由于传感器节点采用时间驱动，控制器节点和执行器节点均为事件驱动，网络时延均小于一个采样周期T，则在任一采样周期(tk,tk+1]内，作用在执行器的控制输入由两部分构成，一部分是由上一控制周期计算得到的控制输入ui(k-1)，另一部分是当前控制周期计算得到的控制输入ui(k)，形式表示如下：因此，根据式(1)和(2)，以采样周期T离散化后的单轴伺服控制系统模型为：将用1-aiT近似后，将式(3)化为：将式(4)中由时变时延引起的时变动态和系统干扰视为系统总和扰动，用一个新的变量xi3(k)表示，即并令由此将由式(4)表示的网络化单轴伺服控制系统模型扩张成如下的三阶系统模型：其中，xi1(k+1)、xi2(k+1)、xi3(k+1)分别表示第i轴伺服系统位置输出xi1(k)、电机速度xi2(k)、新扩张状态量xi3(k)在第k+1个采样时刻的值；步骤2)建立网络化多轴运动位置同步耦合误差模型；步骤3)设计基于线性自抗扰控制的同步控制器，实现网络化多轴运动位置同步控制。2.如权利要求1所述的一种基于自抗扰控制器的网络化多轴运动位置同步控制方法，其特征在于，所述步骤2)中，建立网络化多轴运动位置同步耦合误差模型的过程如下：2.1)定义多轴位置同步误差模型为ε(k)＝Γe(k)(6)其中，ε(k)、e(k)分别为多轴位置同步误差向量和多轴位置误差向量，且ε(k)＝[ε1(k),…,εi(k),…,εn(k)]′，e(k)＝[e11(k),…,ei1(k),…,en1(k)]′，符号“′...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑶为，张文安，吴祥，董辉，仇翔，俞立，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33