Contour error dynamic analysis and predictive control for multi-axis motion system

控制理论(社会学) 模型预测控制 运动控制 运动(物理) 计算机科学 运动分析 人工智能 计算机视觉 控制(管理) 机器人
作者
Jiali Jiang,Bingran Li,Qingyu Dong,Hui Zhang,Peiqing Ye,Shengxin Jiang
出处
期刊:The International Journal of Advanced Manufacturing Technology [Springer Science+Business Media]
卷期号:126 (11-12): 5501-5514 被引量:3
标识
DOI:10.1007/s00170-023-11415-z
摘要

Contour tracking accuracy is the key performance index of a multi-axis motion control system. In the previous design of the contour error feedback controller, the independent design idea of the tracking controller and contour controller of each logic axis is often adopted, which is not easy to realize the optimal control of tracking accuracy and contour accuracy. The coupling increment of each controller is inevitable in motion control compensation, which impacts the control system’s stability. Here, we propose a predictive control method for contour error. At first, through the state space model of the feed system, the system dynamics are judged to predict the contour accuracy in the future finite time domain. Besides, the linear quadratic performance index function of contour error is established, and the performance of the control objective is continuously optimized during the limited time domain with the form of rolling optimization. A closed-loop solution is obtained, which is most suitable for the current motion situation and could add to the system to realize the optimal control considering the trajectory contour and the tracking stability of each servo axis in the subsequent few sampling cycles. Finally, utilizing comparative experiments on the three-axis motion control platform, it is verified that the proposed contour predictive control strategy not only effectively reduces the tracking error but also significantly improves the contour accuracy, which is suitable for application in a complex industrial environment.

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