CN104597844B - 驱动装置的控制方法及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种驱动装置的控制方法及其控制系统，通过反模型建立步骤：建立驱动模型，并根据所述驱动模型建立、输出一驱动反模型；动态补偿模组调整步骤：判别所述驱动反模型的类型并根据判断结果调整已有动态补偿模组的频率特性，建立新的动态补偿模组；位置补偿步骤：接收用户输入的第一位置相关量命令，并将所述第一位置相关量命令修正为第二位置相关量命令后输出至驱动装置，以所述第二位置相关量命令控制所述驱动装置的工作；本发明藉由调整非最小相位模型的驱动反模型的取样频率，以及将非最小相位模型的驱动反模型中的时间延迟项独立出来的方式，解决驱动反模型不稳定的问题，可大幅减少加工装置的移动位置误差，并可提升加工质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种驱动装置的控制方法及控制系统，尤其是一种具有动态补偿模组的驱动装置的控制方法及控制系统。
背景技术
一般驱动装置的数值控制系统，大体上包含有一传感器以及致动器构成的控制回路，其中控制回路的架构可能分为多层的回授回路并加上前馈回路，然而此种多层回授回路的控制方式、致动器本身的动态特性及传感器内部的滤波结构等原因，造成驱动装置所输出的位置相关量命令无法与用户所输入的位置相关量命令相符合，进而导致与驱动装置连接的加工装置移动位置误差，即伺服落后的问题，并造成后续加工质量大幅下降。
一般而言，上述问题的解决方法，是在位置相关量命令的输入端加上校正器，用以补偿驱动装置所输出至加工装置的最后位置相关量命令，然而，此方式在实际应用上，由于驱动装置本身的特性不同，且在进行数值控制系统的取样时，取得驱动装置的驱动模型亦有所不同，因而导致一般的校正器无法直接用于各种类型的数值控制系统。
发明内容
为了解决现有技术所述的问题，本发明的主要目的在于提供一种数值控制系统，藉由数值控制系统建立驱动反模型并将原始的位置相关量命令进行修正，输出修正后的位置相关量命令至驱动装置，驱动装置以修正后的位置相关量命令驱动加工装置，藉由本发明的设计，可大幅减少加工装置的移动位置误差，并可提升加工质量。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：
一种驱动装置的控制方法，包括如下步骤：
S1，反模型建立步骤：接收用户输入的建模数据建立驱动模型，并根据所述驱动模型建立、输出一驱动反模型；
S2，动态补偿模组调整步骤：判别所述驱动反模型的类型并根据判断结果调整已有动态补偿模组的频率特性，建立新的动态补偿模组；
S3，位置补偿步骤：接收用户输入的第一位置相关量命令，并将所述第一位置相关量命令修正为第二位置相关量命令后输出至驱动装置，以所述第二位置相关量命令控制所述驱动装置的工作。
优选的，所述的驱动装置的控制方法，其中：所述S2包括如下步骤：
S21，第一判断步骤：判断驱动反模型是否为非因果模型；当所述的驱动反模型是非因果模型，执行S22；当所述的驱动反模型不是非因果模型，执行S23；
S22，输出量计算步骤：接收用户输入的预看驱动反模型未来的输入量，并藉由此输入量计算输出量，并执行S23；
S23，第二判断步骤：判断所述驱动反模型是否为非最小相位模型；当所述驱动反模型是非最小相位模型时，执行S24；当所述驱动反模型不是非最小相位模型时，执行S25；
S24，取样频率调整步骤：调整取样频率，并执行S26；
S25，驱动反模型使用步骤：将所述驱动反模型输至滤波模组，执行S213；
S26，第三判断步骤：判断调整频率后的驱动反模型是否仍为非最小相位模型, 当所述驱动反模型是非最小相位模型，执行S27；当所述驱动反模型不是非最小相位模型，执行S25；
S27，时间延迟项识别步骤：判断驱动反模型是否存在时间延迟项，当驱动反模型存在时间延迟项时，则执行S28；当不存在时间延迟项时，则执行S29；
S28，时间延迟项独立步骤：将所述延迟项独立出所述驱动反模型，并执行S29；
S29，第四判断步骤：判断已独立出时间延迟项的驱动反模型是否仍为非最小相位模型，当驱动反模型仍为非最小相位模型时，执行S210；当所述驱动反模型不是非最小相位模型，执行S25；
S210，驱动近似反模型建立步骤：计算出与所述驱动反模型相似的驱动近似反模型；
S211，补偿误差模拟步骤：模拟驱动近似反模型所补偿的误差，并执行S212；
S212，补偿误差判断步骤：判断驱动近似反模型所补偿的误差是否为用户可接受的，当可接受时，执行S213，当不可接受时，重复执行S210；
S213，特性调整步骤：根据所述驱动反模型或者驱动近似反模型调整已有动态补偿模组的频率特性，进而建立新的动态补偿模组。
优选的，所述的驱动装置的控制方法，其中：所述驱动模型是ARMA数学模型或是以统御方程式表示的物理模型或是ARMA数学模型与统御方程式的物理模型的混合型。
优选的，所述的驱动装置的控制方法，其中：所述驱动反模型是零振幅误差追迹控制器算法。
一种驱动装置的控制系统，与驱动装置电性连接，包括
反模型建立模组，用于建立驱动模型和驱动反模型；
动态补偿模组调整模组，用于判别所述驱动反模型的类型并根据判断结果调整已有动态补偿模组的频率特性，建立新的动态补偿模组；以及
位置补偿模组，其用于接收所述驱动反模型或驱动近似反模型和用户输入的第一位置相关量命令，并根据所述驱动反模型或驱动近似反模型将第一位置相关量命令修正为第二位置相关量命令，并以所述第二位置相关量命令控制所述驱动装置。
优选的，所述的驱动装置的控制系统，其中：包括依次电性连接的
处理模组，用以接收驱动反模型，判断驱动反模型是否为非因果模型、是否为非最小相位模型、是否存在时间延迟项，以及建立驱动近似反模型，计算并判断驱动近似反模型所补偿误差是否为用户可接受，并将用户可接受的驱动反模型或驱动近似反模型输至滤波模组；以及
滤波模组，用于根据接收的所述驱动反模型或驱动近似反模型调整已有动态补偿模组的频率特性，以建立新的动态补偿模组；
其中，当判断所述驱动反模型为非因果模型时，预看所述驱动反模型未来的输入量，藉由所述输入量计算输出量；
其中，当判断所述驱动反模型不为所述非最小相位模型时，则利用所述驱动反模型调整所述动态补偿模组的频率响应特性；
其中，当判断所述驱动反模型为所述非最小相位模型时，调整取样频率；
其中，当判断已调整取样频率的所述驱动反模型不为非最小相位模型时，则使用所述驱动反模型调整已有动态补偿模组的频率响应特性；
其中，当判断已调整取样频率的所述驱动反模型为非最小相位模型时，判断所述驱动反模型是否存在时间延迟项；
其中，当判断所述驱动反模型不存在所述时间延迟项时，则计算出近似于所述驱动反模型的驱动近似反模型，并仿真所述驱动近似反模型所补偿的误差，判断所述误差是否可被用户接受；
其中，当判断所述驱动近似反模型所补偿的所述误差可被用户接受时，利用所述驱动近似反模型调整所述滤波模组，以调整已有动态补偿模组的所述频率响应特性；
其中，当判断所述驱动近似反模型所补偿的所述误差不可被用户接受时，则计算出近似于所述驱动反模型的所述驱动近似反模型；以及
其中，当判断已独立出所述时间延迟项的所述驱动反模型不为非最小相位模型时，则使用所述驱动反模型调整所述滤波模组，以调整所述动态补偿模组的所述频率响应特性。
优选的，所述的驱动装置的控制系统，其中所述驱动模型是ARMA数学模型或是以统御方程式表示的物理模型或是ARMA数学模型与统御方程式的物理模型的混合型。
优选的，所述的驱动装置的控制系统，其中所述驱动反模型是零振幅误差追迹控制器算法。
本发明的有益效果为：
通过本系统，藉由调整非最小相位模型的驱动反模型的取样频率，以及藉由将非最小相位模型的驱动反模型中的时间延迟项独立出来的方式，可解决驱动反模型不稳定的问题，避免后续进行位置相关量命令的动态补偿时，无法确实将原始位置相关量命令修正为用户预期的位置相关量命令，藉由本发明的设计，可大幅减少加工装置的移动位置误差，并可提升加工质量。
通过本系统，藉由用户预看驱动反模型未来的输入量的方式，可解决因驱动反模型不为非因果模型所造成的伺服落后的问题。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1为本发明的数值控制系统的示意图。
图2为本发明的数值控制系统的动态补偿模组的示意图。
图3为本发明的数值控制方法的流程图。
图4为本发明的数值控制方法的建立动态补偿模组的流程图。
具体实施方式
本发明揭示了一种五轴加工数值控制(Numerical Control；NC)系统，其中所利用的法向量计算方式，已为相关技术领域具有通常知识者所能明了，故以下文中的说明，不再作完整描述。同时，以下文中所对照的附图，是表达与本发明特征有关的结构及功能示意，并未依据实际尺寸完整绘制，盍先叙明。
本发明揭示的一种驱动装置的控制系统，包括数值控制系统11，所述数值控制系统11包括电性连接的
反模型建立模组111，用于建立驱动模型和驱动反模型；所述驱动模型是ARMA数学模型或是以统御方程式表示的物理模型或是ARMA数学模型与统御方程式的物理模型的混合型；所述驱动反模型是零振幅误差追迹控制器算法；
动态补偿模组调整模组112，用于判别所述驱动反模型的类型并根据判断结果调整已有动态补偿模组的频率特性，形成新的动态补偿模组；以及
位置补偿模组113，用于接收所述驱动反模型或驱动近似反模型和用户输入的第一位置相关量命令，并根据所述驱动反模型或驱动近似反模型将第一位置相关量命令修正为第二位置相关量命令，并以所述第二位置相关量命令控制所述驱动装置12。
进一步的，所述动态补偿模组调整112包括电性连接的
处理模组1121，用以接收驱动反模型，判断驱动反模型是否为非因果模型、是否为非最小相位模型、是否存在时间延迟项，以及建立驱动近似反模型，计算并判断驱动近似反模型所补偿误差是否为用户可接受，并将用户可接受的驱动反模型或驱动近似反模型输至滤波模组1122；以及
滤波模组1122，用于根据接收的所述驱动反模型或驱动近似反模型调整已有模组动态补偿模组的频率特性，以形成新的动态补偿模组。
所述数值控制系统11与一驱动装置12电性连接，所述驱动装置12与加工装置13电性连接，并根据所述数值控制系统11生产的第二位置相关量命令控制所述驱动装置12的工作。
运用本系统进行驱动装置的控制时，其工作过程如下：
S1，反模型建立步骤：所述反模型建立模组111根据用户输入的已选定的驱动模型数据建立驱动模型，并根据所述驱动模型建立、输出一驱动反模型；
S2，新模组动态补偿模组调整步骤：所述动态补偿模组调整模组112接收所述驱动反模型，判别所述驱动反模型的类型并依据判断情况调整已有动态补偿模组的频率特性，形成新的动态补偿模组，其具体的工作过程如下：
S21，第一判断步骤：所述处理模组1121接收S1中输出的驱动反模型并判断驱动反模型是否为非因果模型；当所述的驱动反模型是非因果模型，执行S22, 输出量计算步骤；当所述的驱动反模型不是非因果模型，执行S23, 第二判断步骤；
S22，输出量计算步骤：预看驱动反模型未来的输入量，其中所述未来的输入量是指代表超前目前时间点的加工装置的目标位置，此步骤是在使用补偿模型计算补偿的命令，当所述的驱动反模型是非因果模型时，就会需要使用未来的输入，配合过去的输入量、输出量，来计算此刻应输出的输出量，并执行S23, 第二判断步骤；
S23，第二判断步骤：所述处理模组1121判断所述驱动反模型是否为非最小相位模型；当所述驱动反模型是非最小相位模型时，执行S24, 取样频率调整步骤；当所述驱动反模型不是非最小相位模型时，执行S25, 驱动反模型使用步骤；
S24，取样频率调整步骤：所述处理模组1121调整取样频率，并执行S26, 第三判断步骤；
S25，驱动反模型使用步骤：所述处理模组1121将所述驱动反模型输至滤波模组，执行S213, 特性调整步骤；
S26，第三判断步骤：所述处理模组1121判断调整频率后的驱动反模型是否仍为非最小相位模型, 当所述驱动反模型是非最小相位模型，执行S27, 时间延迟项识别步骤；当所述驱动反模型不是非最小相位模型，执行S25, 驱动反模型使用步骤；
S27，时间延迟项识别步骤：所述处理模组1121判断驱动反模型是否存在时间延迟项，当驱动反模型存在时间延迟项时，则执行S28, 时间延迟项独立步骤；当不存在时间延迟项时，则执行S210，驱动近似反模型建立步骤；
S28，时间延迟项独立步骤：所述处理模组1121将所述延迟项独立出所述驱动反模型，并执行S29, 第四判断步骤；
S29，第四判断步骤：所述处理模组1121判断已独立出时间延迟项的驱动反模型是否仍为非最小相位模型，当驱动反模型仍为非最小相位模型时，执行S210，驱动近似反模型建立步骤；当所述驱动反模型不是非最小相位模型，执行S25，驱动反模型使用步骤；
S210，驱动近似反模型建立步骤：所述处理模组1121计算出与所述驱动反模型相似的驱动近似反模型，当存在延迟项时，还需将所独立出的时间延迟项加回驱动近似反模型中，并执行S211，补偿误差模拟步骤；
S211，补偿误差模拟步骤：所述处理模组1121模拟驱动近似反模型所补偿的误差，并执行S212，补偿误差判断步骤；
S212，补偿误差判断步骤：所述处理模组1121判断驱动近似反模型所补偿的误差是否为用户可接受的，当可接受时，执行S213，当不可接受时，重复执行S210，驱动近似反模型建立步骤；
S213，特性调整步骤：所述处理模组1121根据所述驱动反模型或者驱动近似反模型调整所述滤波模组，进而调整已有动态补偿模组的频率特性，建立新的动态补偿模组。
S3：位置补偿步骤：所述新的模组动态补偿模组接收用户输入的第一位置相关量命令，并将所述第一位置相关量命令修正为第二位置相关量命令输出，用以驱动所述驱动装置，并藉由驱动装置控制电性连接于所述驱动装置上的加工装置工作。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，本领域技术人员在本发明技术精髓的启示下，还可能做出其他变更，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围的内。
Claims (6)
1.一种驱动装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1，反模型建立步骤：接收用户输入的建模数据建立驱动模型，并根据所述驱动模型建立、输出一驱动反模型；
S2，动态补偿模组调整步骤：判别所述驱动反模型的类型并根据判断结果调整已有动态补偿模组的频率特性，建立新的动态补偿模组；
S3，位置补偿步骤：接收用户输入的第一位置相关量命令，并将所述第一位置相关量命令修正为第二位置相关量命令后输出至驱动装置（12），以所述第二位置相关量命令控制所述驱动装置（12）的工作；
其中所述S2 包括如下步骤：
S21，第一判断步骤：判断驱动反模型是否为非因果模型；当所述的驱动反模型是非因果模型，执行S22 ；当所述的驱动反模型不是非因果模型，执行S23 ；
S22，输出量计算步骤：预看驱动反模型未来的输入量，并藉由此输入量计算输出量，并执行S23 ；
S23，第二判断步骤：判断所述驱动反模型是否为非最小相位模型；当所述驱动反模型是非最小相位模型时，执行S24 ；当所述驱动反模型不是非最小相位模型时，执行S25 ；
S24，取样频率调整步骤：调整取样频率，并执行S26 ；
S25，驱动反模型使用步骤：将所述驱动反模型输至滤波模组（1122），执行S213 ；
S26，第三判断步骤：判断调整频率后的驱动反模型是否仍为非最小相位模型, 当所述驱动反模型是非最小相位模型，执行S27 ；当所述驱动反模型不是非最小相位模型，执行S25 ；
S27，时间延迟项识别步骤：判断驱动反模型是否存在时间延迟项，当驱动反模型存在时间延迟项时，则执行S28 ；当不存在时间延迟项时，则执行S210 ；
S28，时间延迟项独立步骤：将所述延迟项独立出所述驱动反模型，并执行S29 ；
S29，第四判断步骤：判断已独立出时间延迟项的驱动反模型是否仍为非最小相位模型，当驱动反模型仍为非最小相位模型时，执行S210 ；当所述驱动反模型不是非最小相位模型，执行S25 ；
S210，驱动近似反模型建立步骤：计算出与所述驱动反模型相似的驱动近似反模型，并执行S211 ；
S211，补偿误差模拟步骤：模拟驱动近似反模型所补偿的误差，并执行S212 ；
S212，补偿误差判断步骤：判断驱动近似反模型所补偿的误差是否为用户可接受的，当可接受时，执行S213，当不可接受时，重复执行S210 ；
S213，特性调整步骤：根据所述驱动反模型或者驱动近似反模型调整已有动态补偿模组的频率特性，进而建立新的动态补偿模组。
2.根据权利要求1所述的一种驱动装置的控制方法，其特征在于：所述驱动模型是ARMA数学模型或是以统御方程式表示的物理模型或是ARMA 数学模型与统御方程式的物理模型的混合型。
3.根据权利要求2所述的一种驱动装置的控制方法，其特征在于：所述驱动反模型是零振幅误差追迹控制器算法。
4.一种驱动装置的控制系统，与驱动装置（12）电性连接，其特征在于：包括反模型建立模组（111），用于建立驱动模型和驱动反模型；
动态补偿模组调整模组（112），用于判别所述驱动反模型的类型并根据判断结果调整已有动态补偿模组的频率特性，建立新的动态补偿模组；以及位置补偿模组（113），其用于接收所述驱动反模型或驱动近似反模型和用户输入的第一位置相关量命令，并根据所述驱动反模型或驱动近似反模型将第一位置相关量命令修正为第二位置相关量命令，并以所述第二位置相关量命令控制所述驱动装置（12）；
所述控制系统还，藉由用户预看驱动反模型未来的输入量的方式，可解决因驱动反模型不为非因果模型所造成的伺服落后的问题，所述动态补偿模组调整模组（112） 包括电性连接的处理模组（1121），用以接收驱动反模型，判断驱动反模型是否为非因果模型、是否为非最小相位模型、是否存在时间延迟项，以及建立驱动近似反模型，计算并判断驱动近似反模型所补偿误差是否为用户可接受，并将用户可接受的驱动反模型或驱动近似反模型输至滤波模组（1122）；以及滤波模组（1122），用于根据接收的所述驱动反模型或驱动近似反模型调整已有动态补偿模组的频率特性，以建立新的动态补偿模组；其中，当判断所述驱动反模型为非因果模型时，预看所述驱动反模型未来的输入量，藉由所述输入量计算输出量；其中，当判断所述驱动反模型不为所述非最小相位模型时，则利用所述驱动反模型调整所述动态补偿模组的一频率响应特性；
其中，当判断所述驱动反模型为所述非最小相位模型时，调整取样频率；其中，当判断已调整取样频率的所述驱动反模型不为非最小相位模型时，则使用所述驱动反模型调整已有动态补偿模组的频率响应特性；其中，当判断已调整取样频率的所述驱动反模型为非最小相位模型时，判断所述驱动反模型是否存在时间延迟项；其中，当判断所述驱动反模型不存在所述时间延迟项时，则计算出近似于所述驱动反模型的驱动近似反模型，并仿真所述驱动近似反模型所补偿的误差，判断所述误差是否可被用户接受；其中，当判断所述驱动近似反模型所补偿的所述误差可被用户接受时，利用所述驱动近似反模型调整所述滤波模组，以调整已有动态补偿模组的所述频率响应特性；其中，当判断所述驱动近似反模型所补偿的所述误差不可被用户接受时，则计算出近似于所述驱动反模型的所述驱动近似反模型；以及其中，当判断已独立出所述时间延迟项的所述驱动反模型不为非最小相位模型时，则使用所述驱动反模型调整所述滤波模组，以调整所述动态补偿模组的所述频率响应特性。
5.根据权利要求4所述的一种驱动装置的控制系统，其特征在于：所述驱动模型是ARMA数学模型或是以统御方程式表示的物理模型或是ARMA 数学模型与统御方程式的物理模型的混合型。
6.根据权利要求4所述的一种驱动装置的控制系统，其特征在于：所述驱动反模型是零振幅误差追迹控制器算法。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
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