[发明专利]一种多轴伺服系统振动抑制的后置自适应输入整形方法

权利要求书

1.一种多轴伺服系统振动抑制的后置自适应输入整形方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集多轴伺服系统柔性末端在轨迹停止时的加速度传感器的信号；

S2、确定输入整形器的脉冲数；

S3、将加速度传感器信号滤波处理后写成抽头输入向量形式；

S4、进行变量初始化，并应用自适应迭代算法迭代求解最优的输入整形器系数向量；

S5、将优化得到的最优输入整形器与原始轨迹进行卷积运算得到新的整形轨迹，再将整形轨迹输入到多轴伺服系统中实现对柔性末端残余振动的有效抑制。

2.根据权利要求1所述的一种多轴伺服系统振动抑制的后置自适应输入整形方法，其特征在于：步骤S1中，在多轴伺服系统柔性末端安装加速度传感器，并在多轴伺服系统柔性末端的轨迹运行停止时延长加速度传感器的采样时间，采集多轴伺服系统柔性末端急停后的残余振动对应的加速度传感器的信号。

3.根据权利要求1所述的一种多轴伺服系统振动抑制的后置自适应输入整形方法，其特征在于：步骤S2中，根据多轴伺服系统实际结构确定模态数，假设多轴伺服系统有N个模态，则输入整形器的脉冲数设置为2N+1。

4.根据权利要求1所述的一种多轴伺服系统振动抑制的后置自适应输入整形方法，其特征在于：步骤S3中，应用巴特沃斯低通滤波器对加速度传感器的电压信号进行滤波处理，过滤掉加速度传感器本身存在的高频噪声，并按照公式对电压信号进行换算，电压信号换算加速度信号的公式为：

其中，g为重力加速度，V_a为加速度传感器经过低通滤波后的电压值，单位为V，V_a0为加速度传感器静止时对应的电压值，a为加速度值，单位为m/s²。

5.根据权利要求4所述的一种多轴伺服系统振动抑制的后置自适应输入整形方法，其特征在于：残余振动的加速度信号的形式如下：

ψ(i)＝[a(i) a(i-T_d) … a(i-kT_d)]^T； (2)

其中，ψ(i)为i时刻的抽头输入向量，a(i)为i时刻残余振动的加速度信号，k+1为输入整形器脉冲数，T_d为离散时滞时间点数。

6.根据权利要求1所述的一种多轴伺服系统振动抑制的后置自适应输入整形方法，其特征在于：步骤S4中，首先定义遗忘因子构成的对角矩阵为：

再定义抽头输入向量X(n)：

X(n)＝[ψ(1) ψ(2) … ψ(n)]；

则D_λ(n)＝X(n)Λ(n)X^T(n)称为抽头输入矩阵的时间平均相关矩阵，简称为相关矩阵。

7.根据权利要求6所述的一种多轴伺服系统振动抑制的后置自适应输入整形方法，其特征在于：步骤S4中，变量初始化如下：

初始化相关矩阵的逆矩阵为diag(d₀,d₀,...,d₀)，d₀为恒定值，d₀＝10⁷；

输入整形器系数向量的初始值遗忘因子λ(n)的初始值λ(0)＝0.975，中间变量相关矩阵的逆矩阵对λ偏导数S(n)的初始值S(0)＝I，其中I为单位矩阵，输入整形器系数向量w(n)对λ的导数W(n)的初始值W(0)＝[1 1… 1]^T，正学习速率α＝5×10^-5，遗忘因子上下限分别为λ_min＝0.855和λ_max＝0.975，其中n表示第n次迭代。