科创中国

本发明是为适应现代轮廓轨迹跟踪控制领域不断提高轮廓精度、跟踪速度和可靠性控制要求，设计针对平面轮廓轨迹跟踪控制过程中的高性能伺服控制器，其目的在于：从控制器抗扰动性能和轮廓误差两方面考虑，提出一种高速、高精度的轮廓轨迹抗扰动跟踪控制方法。

本发明公开了一种平面轮廓轨迹抗扰动跟踪控制方法。本方法以平面轮廓轨迹跟踪控制状态空间扰动数学模型为基础，通过引入跟踪位置信号的积分变量建立状态空间扰动扩展数学模型，再通过Matlab函数place计算控制器增益矩阵设计状态反馈抗扰动跟踪控制器，进而计算数控机床X轴和Y轴电机的输入电压，实现数控机床对平面轮廓轨迹位置函数sX与sY的高速、高精度的抗扰动跟踪控制。本发明的最重要的特征是直接采用双轴跟踪控制状态空间扰动数学模型设计轮廓轨迹控制器，实现两个主轴电机的同步协调跟踪控制；跟踪控制器只有两个调整参数，在线实施简便、可靠。

数控机床与机械加工领域

精密零件加工：在数控机床加工精密零件（如航空航天零部件、模具等）时，平面轮廓轨迹的精确跟踪至关重要。这种抗扰动跟踪控制方法可以有效抵抗加工过程中的各种干扰因素（如切削力变化、机床振动等），确保刀具能够准确地沿着设计的轮廓轨迹进行加工。例如，在加工复杂形状的模具型腔时，提高加工精度，减少加工误差，保证零件的质量和尺寸精度。

自动化生产线协同加工：在自动化机械加工生产线中，多台机床需要协同完成复杂零件的加工任务。平面轮廓轨迹抗扰动跟踪控制方法可以确保每台机床的加工精度，使不同机床加工的部分能够精确地配合。例如，在汽车发动机缸体的生产线加工中，不同工序的机床通过精确的轨迹控制，完成缸体各个表面和孔系的加工，提高整个生产线的加工效率和产品质量。

机器人运动控制领域

工业机器人操作任务：工业机器人在执行诸如焊接、喷涂、装配等操作任务时，常常需要跟踪平面轮廓轨迹。这种抗扰动控制方法可以使机器人在面对外界干扰（如工作环境的变化、负载的变化等）时，仍然能够准确地完成任务。例如，在汽车车身焊接机器人中，确保焊接枪沿着车身轮廓进行稳定的焊接，提高焊接质量和效率。

服务机器人路径规划与导航：对于服务机器人（如清洁机器人、送餐机器人等），在平面环境中的路径规划和导航是关键功能。抗扰动跟踪控制方法可以帮助机器人在遇到障碍物、地面不平坦等干扰情况时，仍然能够按照预定的路径前进。例如，清洁机器人在清洁复杂形状的房间地面时，准确地沿着墙边和家具边缘进行清洁。

浙江工业大学是东部沿海地区第一所省部共建高校、首批国家“高等学校创新能力提升计划”（2011计划）协同创新中心牵头高校和浙江省首批重点建设高校，坐落于中国历史文化名城、风景旅游胜地杭州。学校坚持立德树人根本任务，以拔尖创新人才为引领、高级应用型人才为主体、复合型人才为特色，大力培养德智体美劳全面发展，富有家国情怀、国际视野、创新精神和实践能力的行业精英和领军人才。

本发明的有益效果主要表现在：1、抗扰动跟踪控制器调整参数只有两个，设计简单、容易理解、在线实施简便、实用性强；2、直接采用双轴跟踪控制状态空间扰动模型设计轮廓轨迹抗扰动控制器，实现两个主轴电机的同步协调跟踪控制，这在一个主轴受到扰动作用时 可及时调整另一个主轴运动，从而提高平面轮廓轨迹跟踪控制的轮廓精度、跟踪速度和抗扰动性能要求。

技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。