伺服位置环轨迹跟踪误差分析与修正

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伺服系统概述

位置环、速度环、电流环的基本概念与区别。

轨迹跟踪误差定义

跟随误差、轮廓误差、定位误差的数学定义。

数学核心概念

误差来源分析 · 机械

机械传动间隙、摩擦、弹性变形对跟踪精度的影响。

误差来源分析 · 电气

伺服驱动器响应延迟、电流环带宽限制。

误差来源分析 · 控制算法

PID参数整定不当、前馈补偿不足。

误差来源分析 · 外部扰动

负载变化、温度漂移、振动干扰。

误差测量方法 · 传感器

光栅尺、编码器、激光干涉仪的选型与安装。

传感器选型

数据采集系统搭建

采样率、分辨率、同步触发。

信号处理技术

滤波、去噪、重采样技术。

峰值误差、均方根误差、最大绝对误差。

功率谱密度、频率响应函数。

均值、方差、概率分布拟合。

相关性分析

互相关函数、相干函数。

轨迹规划对误差的影响

S型曲线、梯形曲线、多项式插值对比。

加速度/加加速度约束

加速度、加加速度约束与跟踪误差的关系。

前馈补偿 · 速度/加速度

速度前馈、加速度前馈的原理与实现。

零相位误差跟踪控制器

ZPETC 设计原理与实现。

学习前馈控制 (ILC)

迭代学习控制在重复轨迹中的应用。

PID参数自整定

Ziegler-Nichols、继电反馈方法。

状态反馈与极点配置

状态反馈在位置环中的应用。

状态反馈极点

滑模控制 (SMC)

抑制参数摄动和外部扰动。

自抗扰控制 (ADRC)

扩张状态观测器设计。

复合控制 · 前馈+反馈

融合设计与鲁棒性分析。

交叉耦合控制 (CCC)

多轴同步中的应用。

模型预测控制 (MPC)

MPC在轨迹跟踪中的实现。

误差补偿 · 间隙/螺距/热

反向间隙补偿、螺距误差补偿、热误差补偿。

补偿热误差

摩擦补偿 · Stribeck/LuGre

Stribeck模型、LuGre模型的应用。

迭代学习补偿扩展

ILC在非重复轨迹中的扩展。

工程案例 · 贴片机X-Y

高速高精度贴片机X-Y平台的误差分析与修正。

案例贴片机

工程案例 · 数控圆弧插补

数控机床圆弧插补误差的测量与补偿实践。