[发明专利]基于迭代学习的数控机床快速误差补偿控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于迭代学习的数控机床快速误差补偿控制系统，其特征在于，所述系统包括：轨迹生成模块、下采样模块、位置控制器、第一保持器、速度环迭代学习控制器、速度控制器、第二保持器、电机与机械传动模块；

所述轨迹生成模块生成快速期望轨迹命令，分别传输至下采样模块与速度环迭代学习控制器，快速期望轨迹命令按采样率划分，包括快速采样命令和慢速采样命令，下采样模块通过降采样得到慢速采样命令，速度环迭代学习控制器接收快速采样命令，存储前一次数控机床加工路径的快速采样误差序列和快速误差修正量序列，得到快速误差补偿量，所述速度环迭代学习控制器包括存储器及迭代学习控制器，前一次数控机床加工路径的快速采样误差序列表示为e_j-1，是快速采样命令r_f与数控机床平台位移y比较的结果，快速误差修正量序列表示为u_j-1，所述存储器存储前一次数控机床加工路径的快速采样误差序列e_j-1和快速误差修正量序列u_j-1，快速采样误差序列e_j-1和快速误差修正量序列u_j-1输入至迭代学习控制器后，迭代计算得到快速误差补偿量u_j，快速误差补偿量的计算采用PD法，公式为：

其中，j表示迭代次数，Γ_p和Γ_d为迭代学习增益，Q为低通滤波过程；所述位置控制器接收下采样模块输出的慢速采样命令，输出速度控制量，速度控制量经过第一保持器与数控机床平台的实时速度进行叠加后输入至速度控制器，第一保持器的数学实现表达式为：

其中，H^N表示第二保持器，为零阶保持器，表示升采样过程，零阶保持器的表达式为：

升采样过程表示为：

其中，z表示时移算子；速度控制器输出电流量与快速误差补偿量叠加后传输至第二保持器，第二保持器驱动电机与机械传动模块，输出数控机床平台的实际位移。

2.根据权利要求1所述的基于迭代学习的数控机床快速误差补偿控制系统，其特征在于，所述快速采样命令表示为r_f，慢速采样命令表示为r_s，慢速采样命令r_s通过下采样模块由快速采样命令r_f降采样获得，降采样过程表示为：

其中，n表示任意正整数，表明快速采样命令r_f的数据点数量是慢速采样命令r_s数据点数量的整数倍。

3.根据权利要求2所述的基于迭代学习的数控机床快速误差补偿控制系统，其特征在于，快速采样误差序列e_j-1和快速误差修正量序列u_j-1输入至迭代学习控制器，迭代得到快速误差补偿量u_j的过程是在离线状态下完成的。

4.根据权利要求3所述的基于迭代学习的数控机床快速误差补偿控制系统，其特征在于，所述位置控制器接收下采样模块输出的慢速采样命令，工作在慢采样命令对应的采样率下，输入为慢速采样命令r_s与数控机床平台位移y，数控机床上设有编码器位移检测模块，工作人员通过实时读取编码器位移检测模块的电机转角，获得数控机床平台位移y。

5.根据权利要求4所述的基于迭代学习的数控机床快速误差补偿控制系统，其特征在于，所述系统还包括速度估测器，用于实时估测数控机床平台的实时速度。