[发明专利]一种无参数信息间隙稳定的压电电机自适应控制方法

权利要求书

1.一种无参数信息间隙稳定的压电电机自适应控制方法，提供一压电电机自适应控制系统包括基座和设于基座上的压电电机，其特征在于：所述压电电机一侧输出轴与光电编码器相连接，另一侧输出轴与飞轮惯性负载相连接，所述飞轮惯性负载的输出轴经联轴器与力矩传感器相连接，所述光电编码器的信号输出端、所述力矩传感器的信号输出端分别接至控制系统，所述控制系统建立在反步计算的基础上，从而能获得更好的控制效能；所述控制系统包括压电电机驱动控制电路，所述压电电机驱动控制电路包括控制芯片电路和驱动芯片电路，所述光电编码器的信号输出端与所述控制芯片电路的相应输入端相连接，所述控制芯片电路的输出端与所述驱动芯片电路的相应输入端相连接，以驱动所述驱动芯片电路，所述驱动芯片电路的驱动频率调节信号输出端和驱动半桥电路调节信号输出端分别与所述压电电机的相应输入端相连接；所述控制系统采用的反步自适应控制器设于所述控制芯片电路中；该方法具体实现如下，

压电电机驱动系统的动态方程可以写为：

其中，m是未知的正参数，c是不确定参数，Φ表示非线性分量，f(t)是未知的外部干扰，u(t)是控制输入，在结构体系中，m和c分别为质量和阻尼系数，恢复力Φ表示压电材料的滞后行为，x表示振荡器的位置，u(t)为由适当的致动器f(t)提供的主动控制力，其被描述为f(t)＝-ma(t)，其中a(t)是振动加速度；

恢复力Φ以下列形式描述

Φ(x,t)＝αkx(t)+(1-α)Dkz(t) (2)

z为滞后部分涉及辅助变量，在x和z之间有滞后关系；参数A，β和λ控制滞后曲线的长度、宽度和滞回区间的大小，n是一个整数，由实验数据确定；

恢复力Φ(x,t)通过弹性分量αkx(t)和滞后分量(1-α)Dkz的叠加代表恢复力Φ(x,t)，其中D>0产生恒定位移，α为预产量比率，滞后部分涉及辅助变量z，它是非线性第一阶非线性方程(3)的解；

在后台步骤中，进行以下坐标变换

其中，是在第i个循环的第q步的虚拟控制；具体的虚拟控制过程如下，

第1步：从稳定误差的方程开始，从公式(4)和(5)得到

虚拟控制率设计为

其中，和是正设计参数，是θ_i的估计，是的估计；

在式(8)中设计来补偿其他子系统的交互作用或其自身的未建模部分的影响子系统；从式(6)和(7)可得：

其中，令

考虑Lyapunov函数

其中，Γ_i是正定设计矩阵和是正设计参数；检查的导数

选择

其中，和是两个正设计常数；由该选择，可以获得以下性质：

令可得

然后根据式(11)-(19)对的导数进行以下推导

第q(q＝2，...，p_i，i＝1，...，N)步：选择虚拟控制率

其中，为正设计参数，表示已知参数；反步自适应控制器采用的自适应控制律和参数更新定律最终给出

其中，和是正设计常数；若是p_i阶可微分，会有所区别；所以ω_i是可区分的；综上，反步自适应控制器采用自适应控制律和参数更新定律如下：

自适应控制律：

参数更新定律：

从上面的分析，项和是反步自适应控制器用于处理滞后的影响以便确保参数估计的有界性；使用参数更新定律来估计涉及滞后效应和外部干扰的结果；使用反步算法来控制电机转子的旋转角度，再通过计算转子的旋转角度间接控制电机的速度。