一种基于牛顿法的多轴系统轮廓误差估计及迭代控制方法技术方案

一种基于牛顿法的多轴系统轮廓误差估计及迭代控制方法，属于多轴系统运动控制领域。所述方法利用牛顿法计算得到轮廓误差的准确值，并通过迭代学习的方式减小轮廓误差，以实现良好的多轴协调控制性能。所述方法中包括轮廓误差估计与轮廓误差控制两个部分：前者利用牛顿法，通过极值搜索的方式计算得到轮廓误差点(距离当前位置最近的期望点)；后者利用轮廓误差点与当前位置的偏差作为迭代信息，通过迭代的方式生成并优化轨迹前馈补偿，从而实现轮廓控制性能的提升。本发明专利技术利用了牛顿法数值计算精确的特点，有效克服了传统轮廓控制方法在复杂轮廓情况下跟踪不准确的问题，且控制器结构简单，能够实现优良的轮廓控制效果。

An error estimation and iterative control method for multi axis system based on Newton method

A new method of multi axis system contour error estimation and iterative control based on Newton method belongs to the field of multi axis system motion control. The accuracy of contour error is calculated by Newton method, and the contour error is reduced by iterative learning, so as to achieve good multi axis coordination control performance. The two part includes the control of contour error and contour error estimation of the method: the former by using Newton method, the calculated by the extremum search contour errors (from the current location of the nearest point; the latter expectation) and the current position of the contour error point deviation as the iterative information generated by iterative method and feedforward trajectory optimization the compensation, so as to realize the contour control performance. The new method makes use of the precise characteristics of Newton's numerical calculation, and effectively overcomes the problem of traditional contour control's inaccurate tracking under complex contour conditions, and the controller has simple structure and can achieve excellent contour control effect.

【技术实现步骤摘要】
一种基于牛顿法的多轴系统轮廓误差估计及迭代控制方法
本专利技术涉及数控系统多轴系统运动控制方法，具体涉及一种基于牛顿法的轮廓误差估计和迭代控制方法。
技术介绍
在数控系统中，工件的加工精度很大程度上取决于机床的多轴轮廓运动精度，表征轮廓运动精度的指标为轮廓误差，即运动过程中的实际位置点到期望轮廓的最短距离。在实际的曲线(曲面)加工过程中，由于期望加工路径的复杂性和实际位置点的不确定性，轮廓误差通常不能直接通过测量确定。因此多轴运动系统中轮廓误差的估计与控制成为数控系统中重要的研究内容，现有的实际应用方法基本上采用各轴独立控制的方式或者交叉耦合的控制方式，这些现有的方式无法做到对于轮廓误差的精确估计，对于一些复杂的或者极端的轮廓(如高速大曲率轮廓)的加工过程，轮廓误差估计相比于真实情况有较大偏差；而且由于轮廓误差估计性能出现恶化，使得轮廓误差的控制效果得不到保证，影响在实际应用过程中的轮廓加工效果。因此需要一种能有效应用于实际的多轴运动系统轮廓误差的估计及控制方法，能够实现在任意轮廓条件下的精确轮廓误差估计，同时根据估计的轮廓误差，保证轮廓运动控制性能。牛顿法是一种简单有效的数值计算方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于牛顿法的多轴系统轮廓误差估计及迭代控制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：S1：针对多轴系统中各独立轴的动力学特性，分别设计相应的反馈控制器。S2：建立多轴系统中待确定的轮廓误差向量关于时间t的向量表示：

【技术特征摘要】
1.一种基于牛顿法的多轴系统轮廓误差估计及迭代控制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：S1：针对多轴系统中各独立轴的动力学特性，分别设计相应的反馈控制器。S2：建立多轴系统中待确定的轮廓误差向量关于时间t的向量表示：其中，为期望运动轨迹，为实际运动位置，为轮廓误差向量；S3：建立表征轮廓误差的指标函数J(t)：S4：根据如下迭代公式，对时间t进行迭代：其中，ti表示第i次迭代时所对应的时间参数，m为总迭代次数，表示期望轮廓在第i次迭代的时间ti处的速度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡楚雄，朱煜，汪泽，何苏钦，张鸣，杨开明，穆海华，胡金春，尹文生，徐登峰，成荣，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11