[发明专利]两自由度控制系统、控制方法、控制设备及存储介质

权利要求书

1.一种两自由度控制系统，其特征在于，包括：轨迹滤波器、整形滤波器、前馈控制器和反馈控制器，其中：所述轨迹滤波器根据输入指令原始轨迹进行防止所述原始轨迹变形的第一次滤波获得第一滤波轨迹；所述整形滤波器根据所述第一滤波轨迹进行抑制被控对象残余振动的第二次滤波获得第二滤波轨迹；所述两自由度控制系统根据所述第二滤波轨迹和所述被控对象输出的编码器位置获得当前周期的跟随误差，所述反馈控制器根据所述当前周期的跟随误差获得用于决定下一周期的跟随误差的第一控制指令；所述前馈控制器根据所述第一滤波轨迹获得用于降低跟随误差的第二控制指令；所述被控对象根据所述第一控制指令和所述第二控制指令受控运动；

其中，所述整形滤波器为最小相位系统，所述轨迹滤波器的传递函数为所述整形滤波器的传递函数的逆，

所述整形滤波器的传递函数为：

其中：-d为滞后的伺服周期数，z为离散系统的极点或零点，B_c(z^-1)为分子表达式，A_c(z^-1)为分母表达式：

其中：m为分子的阶数，n为分母的阶数，b₀、b₁、……、b_m为分子各项系数，a₁、a₂、……、a_n为分母各项系数；

所述轨迹滤波器的传递函数为：

2.根据权利要求1所述的两自由度控制方法，其特征在于，所述前馈控制器的模型根据所述输入原始轨迹，预先能够使所述跟随误差降低到最小的所述第二控制指令输入给所述控制对象。

3.根据权利要求1所述的两自由度控制系统，其特征在于，所述前馈控制器的模型是所述被控对象的模型的逆。

4.根据权利要求1所述的两自由度控制系统，其特征在于，所述被控对象是末端执行器。

5.一种两自由度控制方法，包括：

根据输入指令原始轨迹通过第一传递函数进行防止所述原始轨迹变形的第一次滤波获得第一滤波轨迹；

根据所述第一滤波轨迹通过第二传递函数进行抑制被控对象残余振动的第二次滤波获得第二滤波轨迹；

根据所述第二滤波轨迹和所述被控对象输出的编码器位置获得当前周期的跟随误差；

根据所述当前周期的跟随误差获得用于决定下一周期的跟随误差的第一控制指令；

根据所述第一滤波轨迹获得用于降低跟随误差的第二控制指令；

根据所述第一控制指令和第二控制指令控制被控对象的运动；

所述被控对象根据所述第一控制指令和所述第二控制指令输出所述编码器位置。

其中，所述第一传递函数为所述第二传递函数的逆，

所述第二传递函数为：

其中：-d为滞后的伺服周期数，z为离散系统的极点或零点，B_c(z^-1)为分子表达式，A_c(z^-1)为分母表达式：

其中：m为分子的阶数，n为分母的阶数，b₀、b₁、……、b_m为分子各项系数，a₁、a₂、……、a_n为分母各项系数；

所述第一传递函数为：

6.根据权利要求5所述的两自由度控制方法，其特征在于，所述根据所述第一滤波轨迹获得用于降低跟随误差的第二控制指令的步骤包括：

根据所述第一滤波轨迹通过第一模型获得用于降低跟随误差的第二控制指令；

所述被控对象根据所述第一控制指令和所述第二控制指令输出所述编码器位置的步骤包括：

所述被控对象根据所述第一控制指令和所述第二控制指令以及通过第二模型输出所述编码器位置；

其中，所述第一模型是所述第二模型的逆。