运动控制系统的辨识和控制器设计

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基于PC和微处理器的的开放式运动控制系统在工业中有着广泛的应用,如CNC数控机床,机器人,激光雕刻,包装和医疗器械等。典型的运动控制系统中的控制变量包括力矩,速度和位置。运动控制技术要求系统有稳定,快速,精确的性能。为了达到这些性能要求,人们通过对系统的分析和仿真发展了许多控制策略和算法。然而这些工作都必须基于一个能很好的描述系统的数学模型。因此,解决控制问题的第一步就是要得到系统的有效数学模型。本文以高速高精XY平台为实验对象进行建模,辨识和控制器的设计,用于表明对一类运动控制系统的辨识的控制器设计的一般方法。  本文首先介绍了系统辨识的一般方法,线性系统的模型类和最小二乘参数估计。然后根据机理分析建立起了被控系统的等效连续模型。根据系统辨识的一般步骤,通过设计开环辨识实验采集输入输出数据,选取合理的模型结构和估计准则,得到了系统的离散模型,并通过一定的离散化方法得到了对应的连续模型的参数。辨识得到的模型采用几种方法得到了验证。之后,基于所得模型设计了PI速度环控制器和位置环控制器,通过编程在计算机上得到了实现,并对仿真和实验的结果进行了分析。  对所得模型的检验表明了辨识的有效性。基于模型设计的控制系统性能进一步证明了这一点。所设计的速度环和位置环控制均通过编程实现,控制效果证明了基于模型设计的有效性。
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