[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

说明书

本发明涉及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，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。本发明方法使得压电电机自适应控制获得更好的控制效能。

技术领域

本发明涉及一种无参数信息间隙稳定的压电电机自适应控制方法。

背景技术

现有的压电电机反步自适应伺服控制系统的设计中有一个不连续函数sgn(z_n)参与控制,这可能会导致颤振。为了避免这种情况,我们现在提出改进的反步自适应控制方案。此控制系统能有效的增进系统的控制效能，并进一步减少系统对于不确定性的影响程度。因此电机的位置与速度控制可以获得较好的动态特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无参数信息间隙稳定的压电电机自适应控制方法，该方法使得压电电机自适应控制获得更好的控制效能。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：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，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。

在本发明一实施例中，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。

在本发明一实施例中，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为位置，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；

该模型通过弹性分量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