[发明专利]一种在单片机上基于预测函数控制的电机跟踪控制方法

权利要求书

1.一种在单片机上基于预测函数控制的电机跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，检测被控电机系统的单位阶跃响应，获得系统参数；所述的系统参数为系统的增益K_p、时间常数T以及滞后时间T_r；

步骤2，搭建电机跟踪控制装置，该装置包括依次连接的A/D转换模块，单片机和D/A转换模块，在单片机上实现预测函数控制算法；所述的预测函数控制算法具体如下：

步骤2-1，计算中间参数：K₁＝K_pT_dec-K₂、b_s＝1-a_s、b_m＝1-a_m、

其中K₁为第一路前向增益，K₂为第二路前向增益，K_p为系统的增益，T为时间常数，a_s为分解模型衰减系数，b_s为分解模型衰减系数余量，为一致点处分解模型衰减系数，b_sh为一致点处分解模型衰减系数余量，a_m为模型衰减系数，b_m为模型衰减系数余量，为一致点处模型衰减系数，b_mh为一致点处模型衰减系数余量，l_h为误差乘子，e为自然常数，采样周期T_s＝0.005s，分解时间常数T_dec＝T×3,闭环响应时间CLTR＝T×300，一致点h＝20；

步骤2-2，计算当前时刻模型输出s_m(n)

s_m(n)＝s_m1(n)+s_m2(n)+s_mr(n)，

其中s_m1(n)＝s_m1(n-1)a_m+b_mK₁e(n-1)，s_m2(n)＝s_m2(n-1)a_s+b_sK₂e(n-1)，s_mr(n)＝s_mr(n-1)a_s+b_sCV(n-1)，e(n-1)表示前一时刻的从动电机输入，CV(n-1)表示前一时刻主动电机和从动电机相位电压差；

步骤2-3，计算当前时刻从动电机输入e(n)

其中Setpoi为nt设定值，设定为0，SS＝s_mr(n)b_sh-CV_pred(n)b_sh，CV_pred(n)＝CV(n)+s_m(n)-s_m(n-r)，r为滞后拍数；

步骤3，通过A/D模块采集主动电机与从动电机的相位电压差；

步骤4，在单片机上使用预测函数控制算法计算从动电机电压输入；

步骤5，通过D/A模块将数字电压转换为模拟电压并施加在从动电机上；

步骤6，设置A/D模块的采样周期，重复步骤3～5，实现电机跟踪的实时控制。

2.根据权利要求1所述的在单片机上基于预测函数控制的电机跟踪控制方法，其特征在于，步骤3中，所述A/D模块芯片的型号为AD7606，所述A/D模块与所述单片机使用串行外设接口方式连接。

3.根据权利要求1所述的在单片机上基于预测函数控制的电机跟踪控制方法，其特征在于，步骤4中，所述的单片机型号为STM32F103。

4.根据权利要求1所述的在单片机上基于预测函数控制的电机跟踪控制方法，其特征在于，步骤5中，所述D/A模块芯片的型号为DAC8563，所述D/A模块与所述单片机使用串行外设接口方式连接。

5.根据权利要求1所述的在单片机上基于预测函数控制的电机跟踪控制方法，其特征在于，步骤6中，所述的采样周期为0.005s。