基于时频分析的二轴运动系统轮廓误差补偿方法及装置制造方法及图纸

一种基于时频分析的二轴运动系统轮廓误差补偿方法及装置，属于多轴联动系统运动控制技术领域。该方法分析二轴系统中的各轴在轨迹跟踪控制过程中的频率特性，确定合适的轨迹补偿量，补偿两轴实际位置输出的幅频特性衰减，并使得两轴具有相同的相频滞后特性，理论上实现轮廓误差为零。所述补偿方法通过对二轴系统中各轴的期望轨迹进行时频分析的方式，确定两条期望轨迹的幅频和相频特性随时间的变化关系，然后再根据各轴的闭环频率特性计算各轴在期望轨迹下的幅频衰减和相频滞后，并据此计算合理的各轴补偿量。将补偿量叠加到原有期望轨迹上，即可在不改变各轴闭环控制器结构的前提下有效减小二轴协同运动中的轮廓误差。下有效减小二轴协同运动中的轮廓误差。下有效减小二轴协同运动中的轮廓误差。

【技术实现步骤摘要】
基于时频分析的二轴运动系统轮廓误差补偿方法及装置


[0001]本专利技术涉及二轴运动系统的控制方法，具体涉及一种基于时频分析的二轴运动系统轮廓误差补偿方法及装置。

技术介绍

[0002]二轴协同运动系统在以激光雕刻机为代表的多轴数控机床中有着非常广泛的应用。对于二轴系统X轴和Y轴的协同控制而言，由于两轴动力学特性不一致。单纯地提升每个轴的轨迹跟踪控制效果并不一定能够保证最终轮廓加工效果的提升。为此需要对二轴系统设计专门的轮廓运动控制方案以减小多轴运动过程中的轮廓误差。现有的轮廓运动控制方法多数需要对闭环控制进行调整以实现两轴的协同控制，这种方式不利于在集成度较高的(对底层控制器结构和参数无法进行修改)的底层伺服控制系统中的应用。
[0003]申请人发现，若仅对二轴系统的输入期望轨迹进行调整，而不改变闭环控制器的结构和参数，对于集成度较高的伺服运动控制系统而言是便于实现的。而针对这种方式，目前暂未有较好的解决方案。

技术实现思路

[0004]在本申请中，通过时频分析的手段确定两轴的期望轨迹的频率特性随时间的变化，再根据各轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时频分析的二轴运动系统轮廓误差补偿方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：根据X
‑
Y二轴系统的期望轨迹及采样时间T
s
，确定时间长度为NT
s
的X
‑
Y二轴系统的期望轨迹的离散化表示x(nT
s
)和y(nT
s
)，其中1≤n≤N，N表示N个采样时间；利用时频分析方法确定X
‑
Y二轴系统的期望轨迹瞬时频率f
i
(nT
s
)；根据X
‑
Y二轴系统的闭环传递函数确定X
‑
Y二轴系统的幅频特性A
i
以及相频特性表示对应X轴，i＝y表示对应Y轴；利用所述相频特性和所述期望轨迹瞬时频率确定X
‑
Y二轴系统的期望轨迹时序调整参数Δn
i
；利用所述时序调整参数，以X
‑
Y二轴系统的(n+Δn
i
)T
s
时刻的期望轨迹与X
‑
Y二轴系统的(n+Δn
i
)T
s
时刻期望轨迹瞬时频率下的幅频的比值作为X
‑
Y二轴系统的在nT
s
时刻的修正期望轨迹；将生成的所述修正期望轨迹输入到二轴运动系统中，控制二轴系统的运动。2.根据权利要求1所述的基于时频分析的二轴运动系统轮廓误差补偿方法，其特征在于，所述X
‑
Y二轴系统的在nT
s
时刻的修正期望轨迹为：其中r
i
()为期望轨迹。3.根据权利要求1所述的基于时频分析的二轴运动系统轮廓误差补偿方法，其特征在于，所述利用时频分析方法确定X
‑
Y二轴系统的期望轨迹瞬时频率包括：计算X轴期望轨迹的希尔伯特变换轨迹的希尔伯特变换计算Y轴期望轨迹的希尔伯特变换：计算X轴期望轨迹的瞬时相角θ
x
(nT
s
)：计算Y轴期望轨迹的瞬时相角θ
y
(nT
s
)：分别确定X轴和Y轴期望轨迹的瞬时频率：
4.根据权利要求1所述的基于时频分析的二轴运动系统轮廓误差补偿方法，其特征在于，获得所述X
‑
Y二轴系统的闭环传递函数的方法是：根据系统辨识分别确定X
‑
Y二轴系统的二阶开环传递函数：a
i
和b
i
分别表示二阶线性系统的参数，通过系统辨识的方式获得；为X
‑
Y二轴系统设置闭环PID控制器：其中k
p
、k
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡楚雄，汪泽，朱煜，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：