皮革切割机运动控制测试平台模型辨识方法研究

【摘要】随着装备领域和制造行业的迅速发展，相应的运动控制技术也在不断进步，主要集中在数控机床、微电子装备等行业。在服装、制鞋等行业中，皮革切割机的出现大大提高了劳动效率，在全世界得到了广泛的应用。数控皮革切割机具有运行稳定、切割速度快、切割皮料样片质量好、受人为影响因素少、皮料能得到充分利用等特点，有利于节约生产成本、缩短产品加工时间、减少人工劳动的同时可降低劳动强度，可体现出我国服装和制鞋产业的自动化发展水平。目前，虽然我国数控皮革切割机的研发已经取得一定成果，但相比国外先进水平仍然有很大的差距，由于缺少关键技术，我国各制造厂商对国外数控皮革切割机产品的依赖性较大，迫切需要自主研发的数控皮革切割机。为方便后续控制器及误差补偿算法的设计，开发出具有高运行速度和高切割精度的数控皮革切割机，本文提出了以“PC+运动控制卡+被控对象”的数控皮革切割机控制系统的设计方案，将数控皮革切割机控制系统的伺服驱动器、直线电机作为被控对象，运用最小二乘辨识算法，完成了对被控对象的辨识，为自主研发的运动控制卡控制算法设计提供条件，也为最优控制方案提供了基础和依据。本文首先介绍了数控皮革切割机系统，主要包括运动控制卡、伺服驱动器和直线电机等硬件系统各部分的作用及特点，其中运动控制卡是整个系统的核心部分。其次，使用自主研发的运动控制卡搭建了实验平台，在实现数控皮革切割机基本控制功能的基础上，设计了被控对象辨识实验和数据采集程序，为被控对象辨识提供数据来源。最后，基于ARX、OE和ARMAX三种控制模型，使用最小二乘算法对被控对象进行系统辨识，给出不同模型辨识下被控对象的数学模型和模型下的预测控制以及预测误差分析，以便进一步了解被控对象特性，为实现更好的控制策略打下基础。辨识结果可用于运动控制卡参数调整优化、系统预测以及故障检测预报。
【作者】李鹤翔；
【导师】史伟民；
【作者基本信息】浙江理工大学，机械工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】皮革切割机；运动控制；最小二乘算法；系统辨识；

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