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(上海米度測控科技有限公司,上海 201203)

0 引言

欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械系統(tǒng)是一種驅(qū)動(dòng)裝置數(shù)量少于自由裝置的機(jī)械系統(tǒng)，使用少量驅(qū)動(dòng)就可完成自由動(dòng)作，并達(dá)到預(yù)設(shè)目的。由于科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，人們對(duì)于機(jī)械性能要求也越來越高，低耗、高速、智能化成為了機(jī)械節(jié)能控制系統(tǒng)必不可少優(yōu)勢。機(jī)械控制系統(tǒng)由于減少了驅(qū)動(dòng)裝置，可使多軸機(jī)械剛度增強(qiáng)，具有質(zhì)量輕、功耗低特點(diǎn)，可滿足節(jié)能控制需求。因此，欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械節(jié)能控制系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，可以用作水下機(jī)器人、空間機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人等多種高端機(jī)械產(chǎn)品的主要控制系統(tǒng)[1]。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，多軸次主動(dòng)關(guān)節(jié)數(shù)量小于自由度，那么系統(tǒng)多軸次要關(guān)節(jié)數(shù)量將大于主動(dòng)關(guān)節(jié)數(shù)量，此時(shí)該系統(tǒng)具有冗余性和靈活性，但卻增加了系統(tǒng)自身重量，同時(shí)也消耗了大量能源，此時(shí)利用欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械節(jié)能控制方式可有效解決這一問題。由于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)會(huì)存在誤差，采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行分析時(shí)，沒有考慮到地域和空間環(huán)境對(duì)結(jié)果造成的影響，導(dǎo)致分析精準(zhǔn)度低，為此，提出了時(shí)域分析法對(duì)欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械節(jié)能系統(tǒng)控制誤差展開研究。

1 節(jié)能控制系統(tǒng)誤差時(shí)域分析

欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械系統(tǒng)具有能量低、造價(jià)少、質(zhì)量輕、靈活性強(qiáng)的優(yōu)勢，能夠廣泛應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)之中。該系統(tǒng)具有獨(dú)立控制性能，其控制變量數(shù)量小于系統(tǒng)自由度數(shù)量，是一種線性控制系統(tǒng)[2]。由于欠驅(qū)動(dòng)部分約束方程式不可積的，具有二階完整約束性能，可通過減少控制元件數(shù)量來降低系統(tǒng)整體質(zhì)量。為了分析欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械節(jié)能系統(tǒng)控制誤差，需從系統(tǒng)控制時(shí)域響應(yīng)角度出發(fā)，研究控制系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)響應(yīng)和靜態(tài)響應(yīng)兩方面的性能指標(biāo)，以此為基礎(chǔ)對(duì)系統(tǒng)控制誤差展開分析。

1.1 控制系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)

在任何一個(gè)穩(wěn)定欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械節(jié)能控制系統(tǒng)中，輸入信號(hào)時(shí)間響應(yīng)都是由靜態(tài)響應(yīng)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)組成的，其中靜態(tài)響應(yīng)真實(shí)反映了系統(tǒng)在靜態(tài)狀態(tài)下的控制精準(zhǔn)度，而動(dòng)態(tài)響應(yīng)又分為瞬態(tài)動(dòng)態(tài)和暫態(tài)動(dòng)態(tài)，該部分描述了控制系統(tǒng)的整體動(dòng)態(tài)性能[3]。無論是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)響應(yīng)，系統(tǒng)具有線性控制性能，為此，針對(duì)控制系統(tǒng)誤差分析，需從時(shí)域靜態(tài)響應(yīng)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)兩方面出發(fā)。

1)靜態(tài)響應(yīng)：

系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，從任何初始條件開始響應(yīng)，經(jīng)過一段時(shí)間之后整個(gè)系統(tǒng)就完成了過渡響應(yīng)過程，之后便進(jìn)入到了由外力作用下的穩(wěn)定狀態(tài)，該部分響應(yīng)即為靜態(tài)響應(yīng)，因此，在該狀態(tài)下的響應(yīng)為趨近于無窮大系統(tǒng)輸出狀態(tài)[4]。系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出量在最終會(huì)復(fù)原成輸入量，為系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)下誤差信息，以此為基礎(chǔ)，對(duì)穩(wěn)態(tài)性能展開研究。

2)動(dòng)態(tài)響應(yīng)：

動(dòng)態(tài)響應(yīng)是在輸入信號(hào)影響下，系統(tǒng)從初始狀態(tài)到最終狀態(tài)的整體響應(yīng)過程，依據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，需將系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)分成衰減、發(fā)散或振幅動(dòng)蕩這3種形式[5]。在實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中，控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)是隨著系統(tǒng)運(yùn)行而逐漸降低的，該過程又被稱為過渡過程。經(jīng)過動(dòng)態(tài)響應(yīng)衰減過程中所有數(shù)據(jù)的獲取，必須是在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下得到的，該響應(yīng)部分除了固定數(shù)據(jù)之外，還需提供系統(tǒng)穩(wěn)定速度、瞬時(shí)速度以及摩擦情況等動(dòng)態(tài)信息，通過這些信息來描述控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能[6]。

綜上所述，欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械系統(tǒng)節(jié)能控制誤差是由靜態(tài)響應(yīng)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)兩部分組成的，而輸入信號(hào)作用下的控制性能是由靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能兩部分組成的。將控制性能作為指標(biāo)，分別采用時(shí)域靜態(tài)響應(yīng)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)對(duì)系統(tǒng)節(jié)能控制誤差展開分析。

1.2 基于時(shí)域響應(yīng)的誤差分析

基于時(shí)域響應(yīng)的誤差分析采用性能指標(biāo)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，利用動(dòng)態(tài)狀態(tài)下和穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出量作為期望值，將實(shí)際值與期望值進(jìn)行對(duì)比，所產(chǎn)生的誤差，即為動(dòng)態(tài)誤差或靜態(tài)誤差[7]。如果誤差為常數(shù)，即為靜態(tài)誤差；如果誤差是一種度量，即為動(dòng)態(tài)誤差。

1.2.1 靜態(tài)誤差

針對(duì)欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械節(jié)能控制系統(tǒng)誤差分析，除了滿足動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)之外，還需滿足靜態(tài)響應(yīng)，對(duì)于不能在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行的系統(tǒng)可不采取該狀態(tài)下的任何靜態(tài)指標(biāo)信息。無論是簡單環(huán)境下，還是復(fù)雜環(huán)境下，系統(tǒng)是在穩(wěn)定狀態(tài)下滿足靜態(tài)性能需求的，那么可將該靜態(tài)性能作為誤差分析標(biāo)準(zhǔn)[8]。因此，為了研究方便，需設(shè)置初始條件，使系統(tǒng)在輸入信號(hào)之前，輸出量為0。

通常情況下，靜態(tài)誤差主要產(chǎn)生來源包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同、輸入信號(hào)不穩(wěn)定、外界干擾以及零件變形等因素，這些因素導(dǎo)致系統(tǒng)在靜態(tài)狀態(tài)下出現(xiàn)誤差。靜態(tài)響應(yīng)流程如圖1所示。

圖1 靜態(tài)響應(yīng)流程

靜態(tài)誤差具體計(jì)算內(nèi)容如下所示。

設(shè)E1為系統(tǒng)希望輸出值，E2為系統(tǒng)實(shí)際輸出值，那么系統(tǒng)輸出所產(chǎn)生的誤差為：

E系=E1-E2

(1)

如果系統(tǒng)是在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行的，那么輸出誤差E的穩(wěn)定值又被稱為靜態(tài)誤差，具體計(jì)算如下所示：

E靜=limE系=lim(E1-E2)

(2)

從公式(1)、(2)中看出，欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械節(jié)能控制系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)產(chǎn)生的靜態(tài)誤差與結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，也與外部輸入信號(hào)有關(guān)。對(duì)于系統(tǒng)給定輸入信號(hào)作用下所產(chǎn)生的靜態(tài)誤差，需進(jìn)行計(jì)算。設(shè)輸入函數(shù)為：

(3)

其中：e為常數(shù)；m為輸入單位數(shù)值。

根據(jù)上述公式(2)可得：

(4)

①對(duì)于輸入為0的節(jié)能控制系統(tǒng)，靜態(tài)誤差是一個(gè)常數(shù)。從空間環(huán)境角度分析，由于系統(tǒng)沒有積分環(huán)節(jié)，所以輸出值是恒定的，此時(shí)必然會(huì)存在一個(gè)恒定誤差，否則系統(tǒng)將會(huì)0輸出；

②對(duì)于輸入為1的節(jié)能控制系統(tǒng)，靜態(tài)誤差位0。從空間角度分析，該狀態(tài)下的系統(tǒng)是具有一個(gè)積分環(huán)節(jié)的，當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)下時(shí)，僅僅在比例環(huán)節(jié)具有穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。如果靜態(tài)下的系統(tǒng)有誤差，那么系統(tǒng)開始積分，此時(shí)的輸出值不斷增加，誤差逐漸減??；如果靜態(tài)下的系統(tǒng)輸出值為0，那么誤差也為0，系統(tǒng)將不會(huì)積分，始終維持為原積分，此時(shí)靜態(tài)誤差為0。

根據(jù)靜態(tài)誤差分析表明，系統(tǒng)是否產(chǎn)生靜態(tài)誤差取決于輸入信號(hào)為0還是為1，不同信號(hào)輸入結(jié)果，靜態(tài)誤差也將不同。

1.2.2 動(dòng)態(tài)誤差

節(jié)能控制系統(tǒng)除了滿足控制信號(hào)響應(yīng)需求之外，還需滿足一些動(dòng)態(tài)性能，對(duì)于不能穩(wěn)定運(yùn)行的系統(tǒng)沒有實(shí)用價(jià)值，因此也不需要對(duì)該狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)進(jìn)行采集。通常情況下，采用階段性輸入方式可作為動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，也是最復(fù)雜的動(dòng)態(tài)工作環(huán)境。如果系統(tǒng)是在階段性函數(shù)作用下滿足動(dòng)態(tài)性能需求，那么該系統(tǒng)在其它函數(shù)作用下產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)性能也可作為誤差分析標(biāo)準(zhǔn)。因此，為了研究方便，需采用典型輸入信號(hào)形式作為單位階段性函數(shù)，并設(shè)置初始條件，使系統(tǒng)在輸入信號(hào)之前，設(shè)置輸出量為0[9]。

描述系統(tǒng)在單位動(dòng)態(tài)函數(shù)影響下，整個(gè)過度過程是隨著時(shí)間變化而發(fā)生改變的，因此，可將該過程作為動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。線性控制系統(tǒng)無論是在零初始輸入條件和單位動(dòng)態(tài)信號(hào)輸入狀態(tài)都可作為動(dòng)態(tài)誤差研究指標(biāo)，系統(tǒng)除了給定的動(dòng)態(tài)輸入信號(hào)之外，還受到地域環(huán)境干擾因素影響，導(dǎo)致電源電壓出現(xiàn)波動(dòng)、機(jī)械負(fù)載力變差等問題，因此，需采用時(shí)域方法對(duì)動(dòng)態(tài)誤差進(jìn)行分析。動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程如圖2所示。

圖2 動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程

由圖2可知：該響應(yīng)過程分為5部分，分別是延遲時(shí)間T1、上升時(shí)間T2、峰值時(shí)間T3、調(diào)節(jié)時(shí)間T4和超調(diào)量T5。其中延遲時(shí)間指的是動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線第一次達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所耗費(fèi)的時(shí)間；上升時(shí)間指的是動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線第一次從穩(wěn)定狀態(tài)過渡到峰值狀態(tài)所耗費(fèi)的時(shí)間；峰值時(shí)間指的是動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線第一次達(dá)到峰值狀態(tài)所耗費(fèi)的時(shí)間；調(diào)節(jié)時(shí)間指的是動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線偏離穩(wěn)定狀態(tài)并自行調(diào)節(jié)所耗費(fèi)的時(shí)間；超調(diào)量指的是動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線第一次越過峰值下的幅度與穩(wěn)態(tài)值之比。

按照上述5個(gè)階段的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程，對(duì)系統(tǒng)輸出所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行計(jì)算：

2型糖尿病患者的主要死亡原因?yàn)榇笱懿∽儯蔷凭灾拘愿尾?non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)可以預(yù)測心腦血管疾病的發(fā)生[1]，提示2型糖尿病合并NAFLD患者患心腦血管風(fēng)險(xiǎn)更高。在2型糖尿病患者中，有約2/3的人合并NAFLD，NAFLD患病率是一般人群的5～9倍[2-3]。然而，有關(guān)2型糖尿病患者發(fā)生NAFLD危險(xiǎn)因素的研究較少。

E系′=ET1-ET2-ET3-ET4-ET5

(5)

如果系統(tǒng)是在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下運(yùn)行的，那么受到地域環(huán)境影響輸出的誤差E系′又被稱為動(dòng)態(tài)誤差，具體計(jì)算如下所示：

E動(dòng)′=limE系′lim(ET1-ET2-ET3-ET4-ET5)

(6)

從公式(6)、(7)中看出，欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械節(jié)能控制系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)狀態(tài)下所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)誤差，不但與驅(qū)動(dòng)響應(yīng)時(shí)間有關(guān)，還與作用點(diǎn)位置。通常利用上升時(shí)間或者峰值時(shí)間作為驅(qū)動(dòng)響應(yīng)速度指標(biāo)；調(diào)節(jié)時(shí)間作為驅(qū)動(dòng)響應(yīng)速度和摩擦程度綜合性指標(biāo)；超調(diào)量作為系統(tǒng)受到摩擦程度指標(biāo)。

根據(jù)動(dòng)態(tài)誤差分析表明，系統(tǒng)是否產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差取決于動(dòng)態(tài)響應(yīng)過渡過程中的延遲時(shí)間、上升時(shí)間、峰值時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量。

2 實(shí)例分析

欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械節(jié)能控制系統(tǒng)誤差時(shí)域分析為實(shí)例研究目標(biāo)，選擇某公司生產(chǎn)的機(jī)器人作為實(shí)例研究對(duì)象，選擇該機(jī)器人在命令執(zhí)行期間內(nèi)的節(jié)能控制信息作為實(shí)例分析樣本，分別對(duì)系統(tǒng)控制誤差時(shí)域動(dòng)態(tài)響應(yīng)和靜態(tài)響應(yīng)兩方面進(jìn)行驗(yàn)證分析。

2.1 靜態(tài)誤差實(shí)例分析

靜態(tài)誤差是期望輸出值與實(shí)際輸出值的差值，靜態(tài)誤差越小，說明系統(tǒng)控制精準(zhǔn)度就越高，因此可將靜態(tài)誤差作為衡量系統(tǒng)性能好壞的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)上述內(nèi)容可知，系統(tǒng)是否產(chǎn)生靜態(tài)誤差取決于輸入信號(hào)，不同信號(hào)輸入結(jié)果，靜態(tài)誤差也將不同。依據(jù)該內(nèi)容對(duì)控制誤差進(jìn)行分析，可有效解決傳統(tǒng)方法存在空間環(huán)境影響，造成分析結(jié)果精準(zhǔn)度低的問題。

為了驗(yàn)證上述內(nèi)容的真實(shí)性，將傳統(tǒng)方法與采用時(shí)域分析方法對(duì)欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械節(jié)能系統(tǒng)誤差分析精準(zhǔn)度進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖3所示。

圖3 兩種方法靜態(tài)誤差分析精準(zhǔn)度對(duì)比結(jié)果

從圖3中的折線走向趨勢可看出，兩種方法最初分析結(jié)果精準(zhǔn)度可達(dá)到90%。當(dāng)輸入信號(hào)強(qiáng)度為20 dbm 時(shí)，采用傳統(tǒng)方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度可達(dá)到55%，而采用時(shí)域分析方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度可達(dá)到85%；當(dāng)輸入信號(hào)強(qiáng)度為40 dbm 時(shí)，采用傳統(tǒng)方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度可達(dá)到33%，而采用時(shí)域分析方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度可達(dá)到86%；當(dāng)輸入信號(hào)強(qiáng)度為60 dbm 時(shí)，采用傳統(tǒng)方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度可達(dá)到20%，而采用時(shí)域分析方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度可達(dá)到80%；當(dāng)輸入信號(hào)強(qiáng)度為80 dbm 時(shí)，采用傳統(tǒng)方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度可達(dá)到35%，而采用時(shí)域分析方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度可達(dá)到60%；當(dāng)輸入信號(hào)強(qiáng)度為100 dbm 時(shí)，采用傳統(tǒng)方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度可達(dá)到75%，而采用時(shí)域分析方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度可達(dá)到75%；當(dāng)輸入信號(hào)強(qiáng)度為120 dbm 時(shí)，采用傳統(tǒng)方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度可達(dá)到10%，而采用時(shí)域分析方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度可達(dá)到90%。

通過圖3中信號(hào)強(qiáng)度為40～60 dbm 期間，采用時(shí)域分析方法精準(zhǔn)度大幅度下降，造成精準(zhǔn)度下降的主要原因是系統(tǒng)過于閑置，使節(jié)能性能不能充分發(fā)揮。根據(jù)分析結(jié)果可知，傳統(tǒng)方法受到空間環(huán)境影響，無法在靜態(tài)響應(yīng)過程中有效分析系統(tǒng)控制誤差，導(dǎo)致分析結(jié)果精準(zhǔn)度較低。而采用時(shí)域方法能夠避免空間環(huán)境影響，保持較高的分析結(jié)果精準(zhǔn)度。

2.2 動(dòng)態(tài)誤差實(shí)例分析

動(dòng)態(tài)誤差是以系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間變量為函數(shù)，提供系統(tǒng)比較穩(wěn)定的控制變化規(guī)律。根據(jù)上述內(nèi)容可知，系統(tǒng)是否產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差取決于動(dòng)態(tài)響應(yīng)過渡過程中的延遲時(shí)間、上升時(shí)間、峰值時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量。依據(jù)該內(nèi)容對(duì)控制誤差進(jìn)行分析，可有效解決傳統(tǒng)方法存在地域環(huán)境影響，造成分析結(jié)果精準(zhǔn)度低的問題。

為了驗(yàn)證上述內(nèi)容的真實(shí)性，將傳統(tǒng)方法與采用時(shí)域分析方法對(duì)欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械節(jié)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)誤差曲線進(jìn)行分析，結(jié)果如圖4所示。

圖4 兩種方法動(dòng)態(tài)誤差曲線分析結(jié)果

圖4中的T1、T2、T3、T4、T5分別代表了延遲時(shí)間、上升時(shí)間、峰值時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量。其中在延遲時(shí)間段內(nèi)的傳統(tǒng)分析方法與時(shí)域分析方法動(dòng)態(tài)誤差大小一致；在上升時(shí)間段內(nèi)的傳統(tǒng)分析方法與時(shí)域分析方法出現(xiàn)較小分歧；在峰值時(shí)間段內(nèi)的傳統(tǒng)分析方法響應(yīng)狀態(tài)分割線與實(shí)際分割線相比要小，此時(shí)已經(jīng)偏離原始輸出值，接下來的調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量與實(shí)際值相比，誤差較大。而采用時(shí)域分析方法的調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量與實(shí)際值基本一致。

針對(duì)動(dòng)態(tài)誤差曲線分析情況，將兩種方法的誤差分析精準(zhǔn)度進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖5所示。

圖5 兩種方法動(dòng)態(tài)誤差分析精準(zhǔn)度對(duì)比結(jié)果

從圖5中的折線走向趨勢可看出，兩種方法最初分析結(jié)果精準(zhǔn)度可達(dá)到90%。當(dāng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)位于延遲時(shí)間段內(nèi)時(shí)，傳統(tǒng)方法與時(shí)域方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度一致，都為85%；當(dāng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)位于上升時(shí)間段內(nèi)時(shí)，傳統(tǒng)方法動(dòng)態(tài)響應(yīng)受到地域環(huán)境影響，導(dǎo)致分析結(jié)果精準(zhǔn)度降低，達(dá)到65%。而采用時(shí)域方法的分析結(jié)果，雖然不會(huì)受到地域環(huán)境影響，但是由于系統(tǒng)是在動(dòng)態(tài)環(huán)境下控制的，分析結(jié)果精準(zhǔn)度也會(huì)降低，可達(dá)到80%；當(dāng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)位于峰值時(shí)間段內(nèi)時(shí)，傳統(tǒng)方法分析結(jié)果精準(zhǔn)度達(dá)到55%，而采用時(shí)域方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度達(dá)到70%；當(dāng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)位于調(diào)節(jié)時(shí)間段內(nèi)時(shí)，傳統(tǒng)方法調(diào)節(jié)效果較差，導(dǎo)致分析結(jié)果精準(zhǔn)度降到41%。而采用時(shí)域方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度上升到75%；當(dāng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)位于超調(diào)量過程中時(shí)，傳統(tǒng)方法分析精準(zhǔn)度已經(jīng)達(dá)到了最低，為20%。而采用時(shí)域方法的分析結(jié)果精準(zhǔn)度持續(xù)上升，達(dá)到了80%。根據(jù)分析結(jié)果可知，傳統(tǒng)方法受到地域環(huán)境影響，無法在動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程中有效分析系統(tǒng)控制誤差，導(dǎo)致分析結(jié)果精準(zhǔn)度較低。而采用時(shí)域方法能夠避免地域環(huán)境影響，保持較高的分析結(jié)果精準(zhǔn)度。

2.3 結(jié)論

采用時(shí)域方法對(duì)欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械節(jié)能系統(tǒng)控制誤差進(jìn)行分析，使動(dòng)態(tài)響應(yīng)過渡過程中的延遲時(shí)間、上升時(shí)間、峰值時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量對(duì)動(dòng)態(tài)誤差影響得到了有效驗(yàn)證，也使輸入信號(hào)對(duì)靜態(tài)誤差影響也得到了有效驗(yàn)證。為此，采用時(shí)域分析方法能夠改善傳統(tǒng)系統(tǒng)受到地域或空間環(huán)境的影響，大大提高分析結(jié)果精準(zhǔn)度。

3 結(jié)束語

采用時(shí)域分析方法對(duì)欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械節(jié)能系統(tǒng)控制誤差進(jìn)行分析，可深入研究動(dòng)態(tài)響應(yīng)和靜態(tài)響應(yīng)下的動(dòng)態(tài)誤差和靜態(tài)誤差，不僅從理論層面上分析系統(tǒng)控制誤差，也可從案例分析中獲取控制誤差分析結(jié)果精準(zhǔn)度，由此可說明時(shí)域分析方法的真實(shí)性。

使用時(shí)域分析方法具有以下創(chuàng)新點(diǎn)：

1)從地域角度分析系統(tǒng)誤差，通過動(dòng)態(tài)響應(yīng)特點(diǎn)繪制動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程曲線，詳細(xì)研究延遲時(shí)間、上升時(shí)間、峰值時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量對(duì)動(dòng)態(tài)誤差影響。

2)從空間角度分析系統(tǒng)誤差，通過靜態(tài)響應(yīng)特點(diǎn)構(gòu)建靜態(tài)響應(yīng)流程圖，詳細(xì)研究輸入信號(hào)對(duì)靜態(tài)誤差影響。

欠驅(qū)動(dòng)多軸機(jī)械節(jié)能系統(tǒng)控制誤差的分析融合了機(jī)械、信號(hào)傳輸、控制等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，能夠?yàn)楦呖萍及l(fā)展提供有力支持。