[发明专利]一种基于加速度传感器反馈的跟踪控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于加速度传感器反馈的跟踪控制装置及方法，包括直线位移传感器、直线驱动器、加速度传感器及运动负载，所述直线驱动器的输出轴连接运动负载，所述加速度传感器设置在运动负载上，所述直线位移传感器设置在直线驱动器的正上方，测量直线驱动器的位移；还包括伺服放大器、电荷放大器、运动控制卡及计算机；加速度传感器检测的运动负载的信号经过电荷放大器放大后，经过运动控制卡输入计算机；直线位移传感器检测直线驱动器的位移信号经过运动控制卡输入计算机，计算机驱动运动负载的运动。

技术领域

本发明涉及跟踪控制领域，具体涉及一种基于加速度传感器反馈的跟踪控制装置及方法。

背景技术

在现有技术中，采用加速度传感器反馈的装置较多，包括基于加速度反馈信号反馈的柔性机器人的振动主动控制，基于加速度传感器的柔性结构振动测量与反馈控制，基于加速度的桥梁振动检测和故障监测等等。但是还没有采用加速度传感器在轨迹动态跟踪技术的应用，

在利用加速度传感器测量信号过程中，由于加速度传感器由大量噪声，现有的处理方法会对控制精度有影响或者产生时间延迟和幅值衰减。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于加速度传感器反馈的跟踪控制装置及方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于加速度传感器反馈的跟踪控制装置，包括直线位移传感器、直线驱动器、加速度传感器及运动负载，所述直线驱动器的输出轴连接运动负载，所述加速度传感器设置在运动负载上，所述直线位移传感器设置在直线驱动器的正上方，测量直线驱动器的位移；

还包括伺服放大器、电荷放大器、运动控制卡及计算机；

所述加速度传感器检测的运动负载的信号经过电荷放大器放大后，经过运动控制卡输入计算机；直线位移传感器检测直线驱动器的位移信号经过运动控制卡输入计算机；

计算机输出运动信号经过运动控制卡到伺服放大器，驱动直线驱动器控制运动负载的运动。

所述加速度传感器采用压电式电荷加速度计。

一种基于加速度传感器反馈的跟踪控制装置的控制方法，包括如下步骤：

第一步规划运动负载的期望动态运动轨迹，包括期望的位移轨迹、速度轨迹和加速度轨迹，计算机根据规划的期望动态运动轨迹输出运动信号，通过运动控制卡，进一步驱动直线驱动器，使运动负载进行运动；

第二步直线位移传感器检测直线驱动器的位移信号，经过运动控制卡输入计算机，然后对位移信号进行一次微分得到速度信息，加速度传感器检测运动负载按照预定轨迹进行运动后产生的加速度信号，经过电荷放大器后经过运动控制卡，输入计算机；

第三步将期望的位移轨迹、速度轨迹和加速度轨迹分别与得到的实际运动的位移信号、速度和加速度信号分别进行相减，得到位置环、速度环和加速度环的偏差信号；并将加速度环的偏差信号进行一次积分处理，然后得到控制量或者控制量为将控制量经过运动控制卡D/A转换后经过伺服放大器控制直线驱动器的跟踪运动；

其中，K_p和K_v分别为位置环和速度环控制增益，e(t)＝p_d(t)-p(t)和分别为位置环和速度环期望的信号与实际测量信号之间的偏差，p_d(t)和v_d(t)分别为期望的位置和速度信息，p(t)和v(t)分别为位移传感器测量的位移信号和对该信号的微分；a_d(t)为期望的加速度信息，a(t)为加速度传感器实际测量的加速度，K_a为速度环反馈控制增益。

本发明的有益效果：