在這個模型中，當設(shè)定位置、設(shè)定速度及加速度值給出后，則將根據(jù)當前值和機械常數(shù)來計算出整個運動過程的慣量變化，并計算出力矩輸出的前饋值給電機，該值與控制器給定值在電流環(huán)中的控制輸出進行疊加，使得扭矩輸出可以快速的實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)調(diào)整，從而降低扭矩輸出的偏差。
     該前饋輸出需要在偏差產(chǎn)生之前給出，并且以每50us的周期不斷地刷新，由于其高速刷新，確保了扭矩輸出值高速與高精度，并能夠同步地跟隨機械慣量的變化，達到較好的控制狀態(tài)。
基于MATLAB/Simulink的前饋模型設(shè)計
     MATLAB/Simulink是目前最為流行的建模工具，由于與Mathworks公司的合作，貝加萊控制系統(tǒng)與MATLAB/Simulink建模仿真軟件建立了接口連接，經(jīng)過MATLAB/Simulink仿真工具建模生成的控制器模型可以通過代碼自動生成技術(shù)產(chǎn)生控制器的C代碼，而這一代碼無需手工重寫即可導入到B&R控制器中，從而實現(xiàn)在環(huán)測試。

       機器人可表征為一個通過歐拉-拉格朗日方程建立的空間運動學方程，通過MATLAB，將系統(tǒng)的靜態(tài)參數(shù)，如機械臂長度、質(zhì)量、關(guān)節(jié)減速比等以及動態(tài)參數(shù)，如旋轉(zhuǎn)角度、加速度、起始與終點位置等輸入到模型中，它提供了笛卡爾關(guān)節(jié)操作空間的動力學模型，反應(yīng)了操作力與關(guān)節(jié)力之間的關(guān)系、操作空間與關(guān)節(jié)空間的速度與加速度關(guān)系，建立了關(guān)節(jié)輸入力矩與輸出力矩之間的關(guān)系。
     這個模型是一個二次微分方程，可以通過歐拉-拉格朗日法進行解析，可解析得出以下值：慣量項、離心式和科里奧利項、引力項。
     當建立模型后，我們可以進行如下動作：
     建立未知參數(shù)的識別：在系統(tǒng)中建立靜態(tài)參數(shù)，通過AS的力矩跟蹤來定義動態(tài)參數(shù)的識別，并計算出基礎(chǔ)參數(shù)。
激活前饋控制：將所計算的基礎(chǔ)值輸出給B&R PLC，通過AS軟件，在PLC中建立了一個運動模型，將這些基礎(chǔ)值給出后，系統(tǒng)將計算出一個附加力矩輸出值。
     將該附加力矩輸出給驅(qū)動器，驅(qū)動器將在其電流環(huán)計算中，預先給出電流值，即可實現(xiàn)前饋控制，而這個附加值是通過系統(tǒng)不斷的計算，以微秒級的周期循環(huán)并提供給驅(qū)動器的電流環(huán)計算的。

      圖3為在Automation Studio中前饋控制的模型和，TrqFF為前饋周期寫入，6AxATrqFF是采用C代碼寫出的前饋實現(xiàn)代碼段。

控制效果
      圖4是實際通過B&R Automation Studio的軸監(jiān)測的示波器功能對整個輸出進行采樣得到的扭矩控制過程變化曲線，其中藍色曲線為關(guān)閉前饋控制的情況，可以看到，其扭矩變化的波動較大；而紅色曲線則表明了采用了前饋控制后的效果，明顯地提高了力矩輸出的穩(wěn)定性。
       該項技術(shù)代表了機器人控制技術(shù)的最高水平，所設(shè)計的機器人系統(tǒng)精度更高、運行過程平穩(wěn)、抖動較小，顯然優(yōu)于同類機器人系統(tǒng)的設(shè)計。