CN102298347A - 基于虚拟位置域重复控制器的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于工业控制的重复控制设备领域的基于虚拟位置域重复控制器的控制方法。重复控制器(4)、存储器(5)和定位置采样开关(3)构成了虚拟位置域重复控制器(9)，时域控制器(1)保证系统的稳定性和响应特性，而虚拟位置域重复控制器(9)根据误差信号e计算抑制位置周期干扰的补偿值。本发明的有益效果包括：1)虚拟位置域重复控制器可以看作为一个置入式的补偿器，可以根据系统的实际情况禁止或者启动位置域重复控制器；2)虚拟位置域重复控制器能够更好地抑制(跟踪)位置周期干扰(指令)，同时时域控制器可以提高系统的鲁棒性和稳定性。3)本发明结构简单，易于实施。
Description
技术领域
本发明属于工业控制的重复控制设备领域，特别涉及基于虚拟位置域重复控制器的控制方法。
背景技术
位置周期干扰(位置周期指令)是机械加工设备中普遍存在的一种干扰(指令)，例如，电机(直线电机)的力矩(推力)波动、机械传动链中的偏心以及机器人手臂旋转过程中的惯量波动等均会引入位置周期干扰，而在凸轮加工过程中，进给轴的进给量需要根据主轴的旋转角度而给定，即跟踪位置周期变化的指令。一般而言，周期位置干扰(指令)会产生周期性的运动偏差，从而降低系统的性能。研究抑制(跟踪)位置周期干扰(指令)的控制方法有助于提高系统的性能。
迭代学习控制是一种能够完全抑制(跟踪)周期干扰(指令)的控制方法【Steams H，Mishra S，Tomizuka M.Iterative tuning offeedforward controller with force ripple compensation for waferstage[M].2008：239.】，但是，由于迭代学习方法的学习过程要求严格的初始条件和运动过程，这限制了迭代学习的应用范围。重复控制也是利用历史误差数据，实现抑制(跟踪)干扰(指令)的控制方法，但相对于迭代学习，重复控制器学习过程是一种闭环学习过程，不需要严格的初始条件。重复控制器是根据内模原理而设计的，理论上可以完全抑制(跟踪)周期干扰(指令)【中野道雄等.重复控制(中文译本)[M].长沙：中南工业大学出版社，1994】。但是，重复控制器的设计过程是基于干扰信号有固定时间周期而设计的，而在很多机械设备中，位置周期干扰(指令)的时间周期是随着设备运行速度变化而变化的，对于时常需要调速的设备，重复控制器不能够直接应用于抑制(跟踪)其位置周期干扰(指令)。
针对上述问题，一些学者提出在“位置域”设计重复控制器可以有效抑制(跟踪)位置周期变化的干扰(指令)【Tsu-Chin T，Kin-CheokP. Spindle Speed Regulation And Tracking In Interrupted Cutting[Z].1992；Nakano M，She J H，Mastuo Y，et al.Elimination ofposition-dependent disturbances in constant-speed-rotation controlsystems[J].CONTROL ENGINEERING PRACTICE.1996，4(9)：1241-1248.】。在“位置域”设计重复控制器需首先将时域的模型转换为“位置域”模型。这种转换最大的优势是：随着位置周期变化的干扰(指令)的时间周期就是恒定的了(注意，此时周期变为了位置量)，理论上通过重复控制器可以完全抑制(跟踪)干扰(指令)。
这种位置域设计重复控制器的方法实际应用中存在着一个重要的问题：重复控制器可能仅是用来抑制(跟踪)周期性的干扰(指令)，还需其它控制器以保证系统的稳定性和鲁棒性，这些控制器可以采用传统的时域采样控制器，这是位置域设计重复控制器没有考虑的问题。
发明内容
本发明针对上述问题，公开了基于虚拟位置域重复控制器的控制方法，所述控制器由时域控制器1、第一定时间采样开关2、定位置采样开关3、重复控制器4、存储器5、插值器6、第二定时间采样开关7和执行部件8组成，其中，重复控制器4、存储器5和定位置采样开关3构成虚拟位置域重复控制器9，该控制器的控制过程如下：
1)在系统输入端，根据系统输入指令r和反馈信号y得到误差信号e；
2)每隔一个固定的位置Δθ，定位置采样开关3闭合，重复控制器4根据输入的误差信号e计算得出输出值ur，并将输出值ur保存在存储器5里；
3)每隔固定时间周期TS，第一定时间采样开关2和第二定时间采样开关7闭合，根据存储器5保存的输出值ur，由插值器6估计得出补偿值ep，将ep和误差信号e相加得到时域控制器1的总输入ec；时域控制器1根据总输入ec计算输出u，u即为执行部件8输入值；
4)执行部件8输出反馈信号y；
5)将反馈信号y返回到系统输入端，同时将反馈信号y返回到插值器6。
所述第一定时间采样开关2和第二定时间采样开关7由主微处理器13控制，所述定位置采样开关3由辅助微处理器15控制。
所述第一定时间采样开关2和第二定时间采样开关7由多核微处理器17中的主计算内核20控制，所述定位置采样开关3由多核微处理器17中的辅助计算内核18控制。
本发明的有益效果包括：1)虚拟位置域重复控制器可以看作为一个置入式的补偿器，可以根据系统的实际情况禁止或者启动位置域重复控制器；2)虚拟位置域重复控制器能够更好地抑制(跟踪)位置周期干扰(指令)，同时时域控制器可以提高系统的鲁棒性和稳定性。3)本发明结构简单，易于实施。
附图说明
图1为基于虚拟位置域重复控制器的的控制过程示意图；
图2为一种基于虚拟位置域重复控制器的功能结构图；
图3为另一种基于虚拟位置域重复控制器的功能结构图；
图4为抑制直线电机推力波动的实施例。
具体实施方式
如图1所示为基于虚拟位置域重复控制器的的控制过程意图，所述控制器由时域控制器1、第一定时间采样开关2、定位置采样开关3、重复控制器4、存储器5、插值器6、第二定时间采样开关7和执行部件8组成，其中，重复控制器4、存储器5和定位置采样开关3构成虚拟位置域重复控制器9，该控制器的控制过程如下：
1)在系统输入端，根据系统输入指令r和反馈信号y得到误差信号e；
2)每隔一个固定的位置Δθ，定位置采样开关3闭合，重复控制器4根据输入的误差信号e计算得出输出值ur，并将输出值ur保存在存储器5里；
3)每隔固定时间周期TS，第一定时间采样开关2和第二定时间采样开关7闭合，根据存储器5保存的输出值ur，由插值器6估计得出补偿值ep，将ep和误差信号e相加得到时域控制器1的总输入ec；时域控制器1根据总输入ec计算输出u，u即为执行部件8输入值；
4)执行部件8输出反馈信号y；
5)将反馈信号y返回到系统输入端，同时将反馈信号y返回到插值器6。
如图2所示为一种基于虚拟位置域重复控制器的功能结构图，它由上位控制器14、主微处理器13、辅助微处理器15、双口RAM16、驱动器12、执行器11和负载10构成。上位控制器14与主微处理器13连接，主微处理器13经驱动器12和执行器11连接，执行器11连接着主微处理器13、辅助微处理器15和负载。
如图3所示为另一种基于虚拟位置域重复控制器的功能结构图，它由上位控制器14、多核微处理器17、驱动器12、执行器11和负载10构成。上位控制器14与多核微处理器17连接，多核微处理器17由辅助计算内核18、共享存储区19和主计算内核20组成，多核微处理器17经驱动器12和执行器11连接，执行器11连接着多核微处理器13和负载。
所述第一定时间采样开关2和第二定时间采样开关7由主微处理器13控制，所述定位置采样开关3由辅助微处理器15控制。
所述第一定时间采样开关2和第二定时间采样开关7由多核微处理器17中的主计算内核20控制，所述定位置采样开关3由多核微处理器17中的辅助计算内核18控制。
如图4所示为抑制直线电机推力波动的实施例。本实施例采用图2给出的功能结构，包括主DSP21、工控机22、辅助DSP23、双口RAM16、电机驱动器24、永磁同步直线电机25、运动台26和直线光栅尺27。工控机22通过通信接口实现对主DSP21和辅助DSP23的设置，并发送运动指令。辅助DSP23利用QEP(正交编码脉冲电路)模块获得来自直线光栅尺27的位置信号，并开启QEP位置中断，每隔一个固定的位置Δθ，计算输出值ur，并通过辅助DSP23扩展接口，将计算的结果写入到双口RAM16中。主DSP21利用正交编码脉冲电路QEP模块获得来自直线光栅尺27的位置信号，通过CAP(捕获单元)模块获得来自永磁同步直线电机25的霍尔信号，通过模数AD转换模块获得电机驱动器24驱动电流，从而构成反馈回路。通过定时器中断保证每隔固定的时间Ts，主DSP21根据双口RAM16保存的数据，主DSP21估计补偿值ep，将ep和误差信号e相加得到ec，主DSP21计算输出u，通过PWM(脉冲宽度调制)接口将主DSP21输出u作用到电机驱动器24上。电机驱动器24采用IPM(智能功率模块)作为放大元件，根据控制器的输出调节到永磁同步直线电机25的电压。永磁同步直线电机25拖动着运动台26按指令运动。运动台26和直线光栅尺27固定在一起运动，它们之间无相对运动。直线光栅尺27将运动台的位置信号通过主DSP21和辅助DSP23的QEP(正交编码脉冲电路)模块反馈至主DSP21和辅助DSP23中；永磁同步直线电机25中的霍尔传感器可以检测当前的电角度，并通过主DSP21的CAP(捕获单元)模块反馈到主DSP21中；电机驱动器24中的电流传感器用于检测永磁同步直线电机25绕组电流，检测得到的电流信号通过主DSP21的模数AD转换模块反馈到主DSP21中。
以上所述，仅是本发明应用于抑制永磁同步直线电机推力波动的一个例子，并非对本发明做任何限制；凡根据本发明的技术实质，针对上述实施实例做简单修改、变更或者是等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (3)
1.基于虚拟位置域重复控制器的控制方法，其特征在于，所述控制器由时域控制器(1)、第一定时间采样开关(2)、定位置采样开关(3)、重复控制器(4)、存储器(5)、插值器(6)、第二定时间采样开关(7)和执行部件(8)组成，其中，重复控制器(4)、存储器(5)和定位置采样开关(3)构成虚拟位置域重复控制器(9)，该控制器的控制过程如下：
1)在系统输入端，根据系统输入指令r和反馈信号y得到误差信号e；
2)每隔一个固定的位置Δθ，定位置采样开关(3)闭合，重复控制器(4)根据输入的误差信号e计算得出输出值ur，并将输出值ur保存在存储器(5)里；
3)每隔固定时间周期TS，第一定时间采样开关(2)和第二定时间采样开关(7)闭合，根据存储器(5)保存的输出值ur，由插值器(6)估计得出补偿值ep，将ep和误差信号e相加得到时域控制器(1)的总输入ec；时域控制器(1)根据总输入ec计算输出u，u即为执行部件(8)输入值；
4)执行部件(8)输出反馈信号y；
5)将反馈信号y返回到系统输入端，同时将反馈信号y返回到插值器(6)。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟位置域重复控制器的控制方法，其特征在于，所述第一定时间采样开关(2)和第二定时间采样开关(7)由主微处理器(13)控制，所述定位置采样开关(3)由辅助微处理器(15)控制。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟位置域重复控制器的控制方法，其特征在于，所述第一定时间采样开关(2)和第二定时间采样开关(7)由多核微处理器(17)中的主计算内核(20)控制，所述定位置采样开关(3)由多核微处理器(17)中的辅助计算内核(18)控制。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104104297A (zh) * | 2014-07-16 | 2014-10-15 | 东南大学 | 一种基于磁通切换直线电机的轨道交通速度脉动抑制方法 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04323705A (ja) * | 1991-04-24 | 1992-11-12 | Fanuc Ltd | 回転軸同期繰り返し制御方法及び装置 |
| CN101136217A (zh) * | 2007-10-18 | 2008-03-05 | 清华大学 | 用于蓝光高密度光盘伺服系统的周期自适应重复控制器 |
| CN102033490A (zh) * | 2010-11-22 | 2011-04-27 | 浙江工业大学 | 基于理想误差动态的1/4周期重复控制器 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04323705A (ja) * | 1991-04-24 | 1992-11-12 | Fanuc Ltd | 回転軸同期繰り返し制御方法及び装置 |
| CN101136217A (zh) * | 2007-10-18 | 2008-03-05 | 清华大学 | 用于蓝光高密度光盘伺服系统的周期自适应重复控制器 |
| CN102033490A (zh) * | 2010-11-22 | 2011-04-27 | 浙江工业大学 | 基于理想误差动态的1/4周期重复控制器 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104104297A (zh) * | 2014-07-16 | 2014-10-15 | 东南大学 | 一种基于磁通切换直线电机的轨道交通速度脉动抑制方法 |
| CN104104297B (zh) * | 2014-07-16 | 2016-09-07 | 东南大学 | 一种基于磁通切换直线电机的轨道交通速度脉动抑制方法 |
| CN108959674A (zh) * | 2017-05-27 | 2018-12-07 | 宁波韦尔德斯凯勒智能科技有限公司 | 一种补偿位置域上重复干扰的交互式学习控制器及方法 |
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