[发明专利]一种伺服系统干扰力矩的辨识和补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造自动化技术领域，特别涉及一种伺服系统干扰力矩的辨识和补偿方法。

背景技术

随着我国工业的发展，人们对伺服系统的发展给予很高的关注，同时也对它的性能提出了越来越高的要求。但是伺服系统内的干扰力矩的存在限制了伺服系统性能的提高，如何消除伺服系统的干扰力矩的不良影响以提高伺服精度成为了科研工作者面前的一道难题。目前有以下两种消除伺服系统的干扰力矩的方法，包括：

第一、采用CMAC(ControlMobileAttenuationCode，控制移动衰减码)网络和补偿环节对伺服系统中出现的干扰力矩实施动态补偿，其中，CMAC网络可以估计出伺服系统的干扰力矩，补偿环节对该干扰力矩进行补偿，以消除伺服系统的干扰力矩。

第二、采用摩擦模型来辨识伺服系统的干扰力矩，其中，摩擦模型可以为LuGre模型，LuGre模型描述了干扰力矩的各种动态和静态特性，通过LuGre模型描述的干扰力矩的各种动态和静态特性，辨识出伺服系统的干扰力矩，然后再对伺服务系统进行补偿。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

第一、干扰力矩不易被CMAC网络估计出来且估计出的摩擦等干扰力矩的精度不高，难以实现对伺服系统进行精确补偿，降低伺服系统的精度。

第二、摩擦模型的建立比较困难，因此，利用摩擦模型辨识伺服系统的干扰力矩的难度较大。

发明内容

为了提高伺服系统的精度以及降低辨识干扰力矩的难度，本发明提供了一种伺服系统干扰力矩的辨识和补偿方法。所述技术方案如下：

一种伺服系统干扰力矩的辨识和补偿方法，所述方法包括：

向实际伺服系统和理想参考模型输入角度，分别得到所述实际伺服系统输出的角度和所述理想参考模型输出的角度；

将所述实际伺服系统输出的角度与所述理想参考模型输出的角度作差运算，得到干扰力矩的函数；

将所述干扰力矩的函数输入到AW-PI调节器，通过所述AW-PI调节器从所述干扰力矩的函数辨识所述实际伺服系统的干扰力矩；

当所述实际伺服系统的干扰力矩发生变化时，采用一阶高通滤波器获得所述AW-PI调节器收敛过程中的辨识结果振幅信号，利用所述辨识结果振幅信号所述AW-PI调节器辨识收敛过程对干扰力矩的影响。

所述利用所述辨识结果振幅信号所述AW-PI调节器辨识收敛过程对干扰力矩的影响，具体包括：

通过将所述辨识结果振幅信号与所述AW-PI调节器输出的干扰力矩叠加，消除所述AW-PI调节器辨识收敛过程对干扰力矩的影响。

所述理想参考模型为高精度且无干扰力矩的伺服系统模型。

所述伺服系统通过线性高功率运算放大器消除所述伺服系统的非线性影响。

一种利用上述辨识方法得到的干扰力矩对伺服系统进行补偿的方法，所述方法包括：

将辨识的干扰力矩与逆电机模型系数相乘，将得到的值加载到实际伺服系统的电压信号上，得到补偿的电压信号；

将所述补偿的电压信号输入到所述实际伺服系统的直流电机中，用于驱动所述直流电机输出力矩。

通过将实际伺服系统输出的角度与理想参考模型输出的角度作差运算得到干扰力矩的函数，通过AW-PI调节器对干扰力矩的函数进行调节，从而精确地辨识出伺服系统的干扰力矩，当伺服系统的干扰力矩发生变化时，通过一阶高通滤波器来获得AW-PI调节器收敛过程中的辨识结果振幅信号，通过获得的辨识结果振幅信号消除AW-PI调节器辨识收敛过程对控制精度的影响。其中，AW-PI调节器能够快速、简单、精确地辨识干扰力矩，且通过一阶高通滤波器消除AW-PI调节器辨识收敛过程对控制精度的影响，从而进一步地提高辨识干扰力矩的精度，如此通过辨识的干扰力矩补偿伺服系统，可以提高伺服系统的精度并降低辨识干扰力矩的难度。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种伺服系统干扰力矩的辨识方法流程图；

图2是本发明实施例1提供的一种伺服系统干扰力矩的辨识和补偿的原理图；

图3是本发明实施例1提供的一种双极性线性功率驱动直流电机的原理图；

图4是本发明实施例1提供的一种AW-PI调节器辨识干扰力矩的原理图；

图5是本发明实施例2提供的一种伺服系统干扰力矩的补偿方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供了一种伺服系统干扰力矩的辨识方法，该方法步骤如下：