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基于重复控制的数控试验平台伺服调节技术研究

许晓峰  
【摘要】: 因PID调节技术具有结构简单、调节方便、无须知悉被控对象模型等特点,目前数控系统仍普遍采用传统PID调节。然而PID三个系统调节参数通常仅能取折衷值,较难取得最优的性能,此外PID调节是在静态条件下整定完成的,当被控对象负载和环境变化时,系统跟随误差增大,系统的性能将受到很大的影响。 本文针对PID调节技术存在的不足,在分析了重复控制原理的基础上提出了一种新的数控系统伺服调节技术——基于重复控制的伺服调节技术,该调节技术具动态跟随性好、稳定性强等特点。本文主要内容包括如下: 1.阐述了重复控制的基本思想,重点介绍了重复控制系统得各个组成部分,包括重复控制器的内模、周期延时环节、补偿器、低通滤波器和控制对象等,并且分析重复控制系统的稳定性、收敛性和稳态误差等性能特征。 2.构建了数控系统试验平台,包括硬件的选配设计、数控柜的制作,软件系统的开发等。 3.以M序列为输入信号,进行了数控系统试验平台被控对象模型的辨识。利用PMAC数据采集功能采集了数控试验平台的输入和输出信号,使用Matlab软件处理所采集的数据,得到被控对象的模型,并对含有不稳定极点的被控对象模型进行了校正,获得了稳定的被控对象模型。 4.在数控试验平台上进行了用户伺服调节程序的扩展,实现了基于重复控制原理的伺服调节技术。在分析PMAC伺服功能扩展技术的基础,设计了数控试验平台的重复控制伺服调节系统,并编制相应的用户伺服程序,并将该程序在数控试验平台上得以实现。 5.分别在Matlab环境和实际的数控试验平台上,对所设计构建的重复控制伺服调节软件模块进行了仿真和试验,验证其功能和伺服调节效果。从仿真和实际试验结果表明,基于重复控制的伺服调节技术调节效果明显,可使系统跟随误差减少到2%。


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