一种具有自适应间隙补偿功能的高精度加载方法技术

本发明专利技术公开了一种具有自适应间隙补偿功能的高精度加载方法，包括：建立电操舵伺服加载系统的间隙误差模型；根据被测伺服机构位移传感器采样值和电操舵伺服加载系统加载液压缸采样值对间隙误差模型中的待辨识的迟滞特性参数进行辨识；基于辨识迟滞特性参数后的间隙误差模型，得到与加载液压缸位移采样值对应的被测伺服机构位移真实值；加载液压缸根据伺服机构位移真实值和加载曲线，对伺服机构输出加载力。本发明专利技术实现了电操舵系统的高精度加载。载。载。

【技术实现步骤摘要】
一种具有自适应间隙补偿功能的高精度加载方法


[0001]本专利技术属于电操舵系统负载加载测试领域，涉及一种具有自适应间隙补偿功能的高精度加载方法。

技术介绍

[0002]伺服加载系统的输入为伺服加载系统位移传感器所采集的位移信号，由于机械结构间隙的存在，导致伺服加载系统位移传感器所采集的位移信号和被测伺服机构所控舵面的位置信号不一致，从而影响加载精度。
[0003]目前伺服加载系统大多数的负载加载曲线横坐标输入都为时间，纵坐标输出为负载力。水面船舶和水下航行器类的伺服加载系统与其有很大的不同，输入为水面船舶和水下航行器舵面的位置，纵坐标为在某节航速下，舵面处于不同位置所对应的负载力，所以对伺服加载系统的位置精度要求极高。目前对于伺服加载系统的间隙补偿方法主要有：1.在舵机作动器和加载液压缸之间串联低刚度弹簧杆，由于弹簧杆有弹性，并非刚性部件，会影响加载性能。2.蓄压器补偿方法主要是通过伺服加载液压缸两腔与蓄压气连接，但是这种方法在多种频率复合力矩加载时补偿精度较差。3.伺服加载系统使用两个伺服阀进行流量补偿，主动抵消干扰误差带来的流量冲击，这种方法的两个伺服阀的参数匹配比较困难。4.在伺服加载液压缸的两腔使用可调节节流孔联通，这种方法在大舵速时会引起振动，影响加载精度。5.伺服加载系统采用一个与主加载缸相同的液压缸进行方向并联连接，这种方法要求两个液压缸速度完全相同，在实际工作中极难实现。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种具有自适应间隙补偿功能的高精度加载方法，解决了现有伺服加载系统的间隙补偿方法加载精度差的技术问题，本专利技术实现了电操舵系统的高精度加载。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种具有自适应间隙补偿功能的高精度加载方法，包括：
[0007]建立电操舵伺服加载系统的间隙误差模型，所述间隙误差模型用于表示被测伺服机构位移和电操舵伺服加载系统的加载液压缸位移之间的关系；
[0008]根据被测伺服机构位移采样值和加载液压缸位移采样值对间隙误差模型中的待辨识的迟滞特性参数进行辨识；
[0009]基于辨识迟滞特性参数后的间隙误差模型，得到与加载液压缸位移采样值对应的被测伺服机构位移真实值；
[0010]加载液压缸根据被测伺服机构位移真实值和加载曲线，对被测伺服机构输出加载力。
[0011]进一步的，间隙误差模型为分段函数形式或为统一函数形式：
[0012]分段函数形式的间隙误差模型为：
[0013]其中，x(t)为t时刻输入位移，即t时刻被测伺服机构位移，F[x](t)和F[x](t
‑
1)分别为t和t
‑
1时刻输出位移，即t和t
‑
1时刻加载液压缸位移，z
l
和z
r
分别为伺服机构带动加载液压缸换向过程中的起始位移和结束位移；c
r
、b
r
、c
l
、b
l
为待辨识的迟滞特性参数。
[0014]进一步的，统一函数形式的间隙误差模型由分段函数形式的间隙误差模型按照如下方法转换得到：
[0015]S1.1定义状态标志因子和
[0016][0017]其中，
[0018]S1.2利用状态标志因子将分段函数形式的间隙误差模型进行转换，得到统一函数形式的间隙误差模型。
[0019]进一步的，统一函数形式的间隙误差模型为：
[0020][0021]进一步的，对间隙误差模型中的待定参数进行在线辨识的方法包括：
[0022]S2.1定义数据向量h
b
(t)和待辨识的迟滞特性参数向量θ
b
：
[0023][0024]θ
b
＝[c
l c
l
b
l c
r c
r
b
r
]；
[0025]S2.2建立基于h
b
(t)和θ
b
的辨识模型：
[0026][0027]其中，K(k)为增益向量，P(k)为观测误差协方差序列，k表示第k次采样，k取大于等于0的整数，I为全1矩阵，Y
b
(k)为第k次采样时，F[x](k)和F[x](k
‑
1)的差值；
[0028]S2.3利用辨识模型进行迭代，得到满足误差精度需求的最优迟滞特性参数向量。
[0029]进一步的，误差精度根据如下公式计算：
[0030][0031]当β≤Δβ时，满足误差精度需求，Δβ表示误差精度需求。
[0032]进一步的，步骤S2.3中，利用辨识模型进行迭代，得到满足精度误差的最优迟滞特性参数向量的方法包括：
[0033]S2.3.1第0次采样即初始时刻时，设定P(0)；
[0034]获取x(0)，根据x(0)得到h
b
(0)；
[0035]S2.3.2在第k次采样时，获取x(k)和Y
b
(k)，根据x(k)得到h
b
(k)，根据h
b
(k)、Y
b
(k)以及第k
‑
1次采样时的P(k
‑
1)、h
b
(k
‑
1)得到第k次采样时的P(k)、k＝1，2，3
……
；其中x(k)为第k次采样时的x(t)，x(k)、Y
b
(k)均为采样值；
[0036]S2.3.3根据Y
b
(k)、h
b
(k)、得到β，判断β是否满足误差精度需求；
[0037]当满足误差精度需求，该次采样时的作为最优迟滞特性参数向量；
[0038]当不满足误差精度需求时，在下一次采样时重复步骤S2.3.2。
[0039]进一步的，设定P(0)＝106。
[0040]进一步的，基于辨识迟滞特性参数后的间隙误差模型，得到与加载液压缸位移采样值对应的被测伺服机构位移真实值的方法为，基于辨识迟滞特性参数后的间隙误差模型，建立间隙误差补偿模型，将加载液压缸位移采样值代入间隙误差补偿模型，得到被测伺服机构位移真实值。
[0041]进一步的，将被测伺服机构位移真实值记为x(t)
j
，间隙误差补偿模型为：
[0042][0043]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0044](1)本专利技术创造性的提出一种具有自适应间隙补偿功能的高精度加载方法，通过间隙误差模型的建立得到了精确的伺服机构位移，实现了电操舵系统的高精度加载；
[0045](2)本专利技术能够实时在线确定模型中的相关参数，据最新的间隙误差辨识结果和被测伺服机构运动特性对间隙补偿模型参数进行自适应更新，从而提高间隙补偿模型的精确度。
附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自适应间隙补偿功能的高精度加载方法，其特征在于，包括：建立电操舵伺服加载系统的间隙误差模型，所述间隙误差模型用于表示被测伺服机构位移和电操舵伺服加载系统的加载液压缸位移之间的关系；根据被测伺服机构位移采样值和加载液压缸位移采样值对间隙误差模型中的待辨识的迟滞特性参数进行辨识；基于辨识迟滞特性参数后的间隙误差模型，得到与加载液压缸位移采样值对应的被测伺服机构位移真实值；加载液压缸根据被测伺服机构位移真实值和加载曲线，对被测伺服机构输出加载力。2.根据权利要求1所述的一种具有自适应间隙补偿功能的高精度加载方法，其特征在于，间隙误差模型为分段函数形式或为统一函数形式：分段函数形式的间隙误差模型为：其中，x(t)为t时刻输入位移，即t时刻被测伺服机构位移，F[x](t)和F[x](t
‑
1)分别为t和t
‑
1时刻输出位移，即t和t
‑
1时刻加载液压缸位移，z
l
和z
r
分别为伺服机构带动加载液压缸换向过程中的起始位移和结束位移；c
r
、b
r
、c
l
、b
l
为待辨识的迟滞特性参数。3.根据权利要求2所述的一种具有自适应间隙补偿功能的高精度加载方法，其特征在于，统一函数形式的间隙误差模型由分段函数形式的间隙误差模型按照如下方法转换得到：S1.1定义状态标志因子和和其中，S1.2利用状态标志因子将分段函数形式的间隙误差模型进行转换，得到统一函数形式的间隙误差模型。4.根据权利要求3所述的一种具有自适应间隙补偿功能的高精度加载方法，其特征在于，统一函数形式的间隙误差模型为：5.根据权利要求4所述的一种具有自适应间隙补偿功能的高精度加载方法，其特征在于，对间隙误差模型中的待定参数进行在线辨识的方法包括：S2.1定义数据向量h
b
(t)和待辨识的迟滞特性参数向量θ
b
：θ
b
＝[c
l c
l
b
l c
r c
r
b
r
]；
S2.2建立基于h
b
(t)和θ
b
的辨识模型：其中，K(k)...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜帅琦，张玉强，何俊，周吉武，康硕，林自旺，郑波，胡逸洲，姜洋，邓博炜，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：