[发明专利]基于自适应迭代学习的误差补偿方法及数控控制系统

权利要求书

1.一种基于自适应迭代学习的误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

在输出位置获取数控控制系统下的机床运动轨迹，并与期望轨迹比较得到机床运动误差；

基于机床运动误差通过自适应迭代学习方法获取到误差补偿量；

基于误差补偿量利用位置环控制器进行参数调整，使得机床能够按照期望运动轨迹运行；

所述数控控制系统包括：位置环控制器、速度环控制器、电流环控制器、电力系统、机械系统和误差补偿模块，所述误差补偿模块对位置环控制器实现误差补偿量的输入，位置环控制器基于误差补偿量进行参数调整；

所述在输出位置获取数控控制系统下的机床运动轨迹，并与期望轨迹比较得到机床运动误差包括：

针对数控加工中的工件坐标在线测量获取数控加工位当前的工件坐标轨迹信息；

基于所述当前的工件坐标轨迹信息与所述期望轨迹坐标信息比较得到机床运动误差；

所述数控控制系统为以下非线性系统：

y_i(t+1)＝f(y_i(t),y_i(t-1),…,y_i(t-n_y),x_i(t),x_i(t-1),…x_i(t-n_x))，

其中：y(t)为系统的输出，x(t)为系统的输入，i＝0,1,2,…为数控系统循环工作周期迭代次数，t为时间，n_y和n_x为未知的系统阶数；

f(y_i(t),y_i(t-1),…,y_i(t-n_y),x_i(t),x_i(t-1),…x_i(t-n_x))函数相对于输入x_i(t)存在偏导且连续；

使得数控控制系统的非线性系统满足利普希茨连续Lipschitz条件，调节所述数控控制系统下的输入参数，给所述数控控制系统施加一个自适应的误差补偿量，使得机床能够按照期望运动轨迹运行；

所述非线性系统满足利普希茨连续Lipschitz条件如下：

对于当|Δx_i(t)|≠0时有：|Δy_i(t+1)|≤b|Δx_i(t)|，其中|Δx_i(t)|表示系统的输入比上一次迭代时的变化，|Δy_i(t)|表示系统的输出比上一次迭代时的变化，具体表示为Δy_i(t+1)＝y_i(t+1)-y_i-1(t+1)和Δx_i(t)＝x_i(t)-x_i-1(t)，b为常数；

所述基于机床运动误差通过自适应迭代学习方法获取到误差补偿量包括：

当|Δx_i(t)|≠0时，存在一个拟伪偏导数使下面公式成立：

其中为了使i趋近于无穷时，系统误差e_i(t+1)＝y_d(t+1)-y_i(t+1)能够收敛为零，这里y_d(t+1)为系统期望的运动轨迹，y_i(t+1)为系统在t+1时刻的运动轨迹；

所述基于误差补偿量利用位置环控制器进行参数调整包括：

控制输入的指标函数为：J(x_i(t))＝|e_i(t+1)|²+λ|x_i(t)-x_i-1(t)|²，式中λ为权重因子；

指标函数通过加入λ|x_i(t)-x_i-1(t)|²来限制控制输入量的变化率；

再根据最优条件求得：

其中ρ＞0，λ的作用是限制变量Δx_i(t)的变化，限制非线性系统输出的范围以及伪偏导数的变化，并防止上式出现分母为零。