基于改进play算子的电机伺服控制系统迟滞控制方法技术方案

本发明专利技术提出一种基于改进play算子的电机伺服控制系统迟滞控制方法，考虑现有的超声波电机伺服控制系统的设计中由于力矩输出处于合适状态时，其滞回具有对称性，对周期重复信号控制时有一定的误差。为了改善跟随性能的精确性，设计了基于改进play算子对称补偿控制的超声波电机伺服控制方案。基于改进play算子对称补偿控制能有效提升控制系统对迟滞的精确性，并进一步减少系统对于不确定性的影响程度，电机的力矩与速度控制可以获得较好的动态特性。特性。特性。

【技术实现步骤摘要】
基于改进play算子的电机伺服控制系统迟滞控制方法


[0001]本专利技术涉及电机控制器
，尤其涉及一种基于改进play算子的电机伺服控制系统迟滞控制方法。

技术介绍

[0002]现有的超声波电机伺服控制系统的设计中，当速度跟踪周期性信号时，其力矩
‑
速度的关系呈现滞回特性，因此跟踪同一个信号在上升和下降区间有一定的误差。一般play算子只能补偿较为简单的滞回特性。中国专利201710223807提出了一种基于Stop算子的超声波电机伺服控制系统对称滞回控制方法，但在进一步研究中发现，该种控制方法可以补偿的迟滞特性种类有限，而且运算量过大，模型过于复杂，实际使用需要较快的处理器和存储器，需要进一步改进和优化。

技术实现思路

[0003]现有的超声波电机伺服控制系统的设计中由于力矩输出处于合适状态时，其滞回具有对称性，对周期重复信号控制时有一定的误差。为了改善跟随性能的精确性，本专利技术设计了基于改进play算子对称补偿控制的超声波电机伺服控制方案。基于改进play算子能有效增进系统的控制效能，提升控制系统对迟滞的精确性，并进一步减少系统对于不确定性的影响程度，电机的力矩与速度控制可以获得较好的重复特性。
[0004]本专利技术具体采用以下技术方案：
[0005]一种基于改进play算子的电机伺服控制系统迟滞控制方法，其特征在于：
[0006]采用的对称滞回补偿控制基于超声波电机驱动系统的动态方程：
[0007][0008]其中A
p/>＝
‑
B/J,B
P
＝J/K
t
＞0,C
P
＝
‑
1/J；B为阻尼系数，J为转动惯量，K
t
为电流因子，T
f
(v)为摩擦阻力力矩，T
L
为负载力矩，U(t)是电机的输出力矩，θ
r
(t)为通过光电编码器测量得到的位置信号；
[0009]当电机的负载力矩适中时，电机力矩
‑
速度特性的迟滞具有对称性，为了减少此现象造成的影响同时减少运算量，使用改进广义play算子对迟滞对其进行补偿控制；
[0010]假设0＝t0＜t1＜
…
t
N
＝t
E
为[0,t
E
]的一个区间，v(t)为输入信号，F
m
γ
r
[v](t)为迟滞系统的输出信号；输入函数v在每一个[t
i
,t
i+1
]区间内是单调的，任何输入v(t)∈C
e
[0，t
E
]，改进的广义play算子阈值r定义为：
[0011][0012][0013][0014]其中t
i
＜t≤t
i+1
，0≤i≤N
‑
1，max表示二数比较取最大，min表示二数比较取最小；
γ
l
(v
‑
r)和γ
r
(v+r)为两个严格增长的包络函数，改进的广义play算子迟滞形状受两个包络函数限制；改进的广义play算子阈值的解为：γ
l
(v
‑
r)＝0，γ
r
(v+r)＝0，分别对应和改进的广义play算子的边界是沿gx/v(t)轴平移的包络函数γ[v]，包络函数γ[v]的形状和边界相同；
[0015]Π
m
[v](t)模型定义为改进广义play算子的加权积分，即
[0016][0017]其中p0是一个正常数，表示当r＝0时改进广义play算子p(r)是密度函数；Π
m
[v](t)模型对任何给定输入v(t)∈C
m
[0，t
E
]是Lipschitz连续；R为阈值r的上限值。
[0018]进一步地，基于初始负荷曲线φ和逆模型的负荷曲线对称，得到
[0019][0020]初始负荷曲线φ表示为：
[0021][0022]其中，γ(r)为输入函数，根据输入数据范围选择包络函数γ
l
(r)和γ
r
(r)的其中一个；θ是积分变量，积分范围是[0，r]；当选择包络函数γ[v]时，线性函数γ[v]＝v；
[0023]Π
m
[v](t)模型解析逆如下所示，
[0024][0025]其中g0是正常数，g(r)是密度函数，β是包络函数，是具有阈值q和包络函数β的改进的广义play算子；Q为阈值q的上限值；
[0026]逆模型的负荷曲线的加载曲线为：
[0027][0028]其衍生公式，
[0029][0030]是对时间的导数，同理β'(q)、β'(r
‑
η)是β(q)、β(r
‑
η)对时间的导数。这两条加载曲线的导数代入式(6)，得到，
[0031][0032]及
[0033]β[v]＝γ
‑1[v]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
[0034]Π
m
[v](t)模型的逆写成：
[0035][0036]是p0的逆，通过式(6)得到密度函数g(q)
[0037][0038]进一步地，将迟滞描述为N个算子之和，则Π
m
[v](t)模型写成，
[0039][0040]其中N是改进的广义play算子的数量，r
i
是第i个阈值，r满足0＝r0<r1<
···
<r
N
＝R。
[0041]进一步地，将迟滞描述为N个算子之和，则Π
m
[v](t)逆模型写成，
[0042][0043]其中N是改进的广义play算子的数量，q
i
是第i个阈值满足0＝q0<q1<...<q
N
＝Q；
[0044]在逆模型中需要计算的参数有g0，β[v]，q
i
和g(q
i
)；因此，初始加载曲线及其逆r∈[r
j
,r
j+1
)和q∈[q
j
,q
j+1
)记为：
[0045][0046][0047]r∈[r
j
,r
j+1
)和q∈[q
j
,q
j+1
)加载曲线的导数为：
[0048][0049][0050]由式(6)得到：
[0051][0052]从而有：
[0053][0054]及
[0055]β[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进play算子的电机伺服控制系统迟滞控制方法，其特征在于：采用的对称滞回补偿控制基于超声波电机驱动系统的动态方程：其中A
p
＝
‑
B/J,B
P
＝J/K
t
＞0,C
P
＝
‑
1/J；B为阻尼系数，J为转动惯量，K
t
为电流因子，T
f
(v)为摩擦阻力力矩，T
L
为负载力矩，U(t)是电机的输出力矩，θ
r
(t)为通过光电编码器测量得到的位置信号；假设0＝t0＜t1＜
…
t
N
＝t
E
为[0,t
E
]的一个区间，v(t)为输入信号，为迟滞系统的输出信号；输入函数v在每一个[t
i
,t
i+1
]区间内是单调的，任何输入v(t)∈C
e
[0，t
E
]，改进的广义play算子阈值r定义为：的广义play算子阈值r定义为：的广义play算子阈值r定义为：其中t
i
＜t≤t
i+1
，0≤i≤N
‑
1，max表示二数比较取最大，min表示二数比较取最小；γ
l
(v
‑
r)和γ
r
(v+r)为两个严格增长的包络函数，改进的广义play算子迟滞形状受两个包络函数限制；改进的广义play算子阈值的解为：γ
l
(v
‑
r)＝0，γ
r
(v+r)＝0，分别对应和改进的广义play算子的边界是沿gx/v(t)轴平移的包络函数γ[v]，包络函数γ[v]的形状和边界相同；Π
m
[v](t)模型定义为改进广义play算子的加权积分，即其中p0是一个正常数，表示当r＝0时改进广义play算子p(r)是密度函数；Π
m
[v](t)模型对任何给定输入v(t)∈C
m
[0，t
E
]是Lipschitz连续；R为阈值r的上限值。2.根据权利要求1所述的基于改进play算子的电机伺服控制系统迟滞控制方法，其特征在于：基于初始负荷曲线φ和逆模型的负荷曲线对称，得到初始负荷曲线φ表示为：其中，γ(r)为输入函数，根据输入数据范围选择包络函数γ
l
(r)和γ
r
(r)的其中一个；θ是积分变量，积分范围是[0，r]；Π
m
[v](t)模型解析逆如下所示，其中g0是正常数，g(r)是密度函数，β是包络函数，是具有阈值q和包络函数β的改
进的广义play算子；Q为阈值q的上限值；逆模型的负荷曲线的加载曲线为：其衍生公式，其衍生公式，是对时间的导数，同理β'(q)、β'(r
‑
η)是β(q)、β(r
‑
η)对时间的导数；η是积分变量，积分范围是[0，q...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅平，
申请(专利权)人：闽江学院，
类型：发明
国别省市：