[发明专利]电磁致驱动定位控制方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及精密驱动定位控制技术领域，具体是一种用于电磁、电磁永磁复合以及磁致伸缩等智能材料定位驱动器或振动装置驱动位移或驱动振幅精确控制的电磁致驱动定位控制方法及其应用。

背景技术

在精密驱动控制领域，为提高输出位移控制精度，工程上往往采用闭环控制方法。该种控制方法，具体而言，就是针对被控驱动器的物理或结构特征，先离线构建被控对象数学模型，然后基于该模型实现基于前馈或反馈的控制算法，完成对该驱动器输出位移的控制。如研究论文杨斌堂、徐彭有等的“大行程精密定位超磁致伸缩驱动器的设计与控制”研究(《机械工程学报》，2012，第48卷第一期，25-31页)所提出的一种闭环控制方法就是根据磁致伸缩驱动器的物理特征机理，根据磁致伸缩本构关系以及Jiles-Atherton模型建立磁致伸缩驱动模型，然后通过建立其逆模型，确定位移输出所对应的输入电信号量值，完成前馈或反馈控制。这种方法，可以提高精确位移控制速度，在定常环境下会较好地提高驱动位移精度。然而，由于这种方法是通过被控制对象固有的物理或给定的结构或系统特征构建的模型(传递函数模型)，它不适用于非定常环境和时变被控对象/系统，即用离线的固定的模型对非定常的变化被控驱动器(执行器)对象进行控制，显然存在较大问题，这也是目前一些传统的控制方法，不易实现实际工况下驱动系统精确驱动控制的一个主要原因。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种电磁致驱动定位控制方法及其应用。该控制方法针对磁致、或智能材料驱动器在时变系统环境下，利用构建级数模型，在线实时构建被控驱动系统驱动模型(传递函数模型)，实现被控制对象在实际工程环境下，或系统时变干扰情况下的驱动位移的快速、精确驱动实现和驱动位移控制。

本发明是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种电磁致驱动定位控制方法，包括如下任一个或任多个过程：

-自适应反馈控制过程，包括如下步骤：

步骤1.1，模型在线识别：建立被控系统的受控自回归滑动平均模型(CARMA)，通过受控自回归滑动平均模型与递推增广最小二乘法(RELS)相结合，对被控系统实现模型在线构建和辨识，形成辨识模型；

步骤1.2，输出量预测：利用步骤1中得到的辨识模型，并对辨识模型通过改进的广义预测控制算法进行自校正控制，对辨识模型的输出量做出预测，得到辨识位移；

步骤1.3，输入电流控制：设定被控系统的期望位移，并根据期望位移向被控系统加载相应的控制电流，采集被控系统的实际输出位移，实现一个循环的闭环控制；

步骤1.4，比较辨识位移和实际输出位移，得到辨识误差；

步骤1.5，根据辨识误差，重复步骤1.1至步骤1.4，连续不断的进行模型在线识别、输出量预测以及输入电流控制，得到被控系统最小辨识误差，最终实现被控系统的精密定位控制；

-自适应前馈控制过程，包括如下步骤：

步骤2.1，建立被控系统的前馈控制模型；

步骤2.2，向前馈控制模型中赋予被控系统的控制电流，并得到被控系统的实际输出位移，实现一个循环的开环控制。

优选地，所述步骤2.1中，前馈控制模型通过以下方式建立：

-建立被控系统的受控自回归滑动平均模型，通过受控自回归滑动平均模型与递推增广最小二乘法相结合，对被控系统实现模型在线构建和辨识，形成辨识前馈模型；或

利用经典物理关系，建立被控系统的输入控制电流和实际输出位移之间的关系前馈模型。

优选地，所述被控系统的受控自回归滑动平均模型采用矩阵元素建立。

优选地，所述步骤1.2中，改进的广义预测控制算法具体包括如下步骤：

步骤1.2.1，采用矩阵元素建立被控系统的受控自回归滑动平均模型：

O(z^-1)y(k)＝z^-dP(z^-1)u(k)+R(z^-1)ξ(k)