[发明专利]一种电动伺服系统在轨间隙辨识及补偿控制方法、装置

说明书

一种电动伺服系统在轨间隙辨识及补偿控制方法，包括如下步骤：步骤一、建立间隙系统模型；利用描述函数原理建立间隙特性描述函数，获得飞行器姿态角振荡极限环幅值与伺服间隙幅值关系描述、飞行器姿态角振荡极限环频率与伺服间隙幅值关系描述；步骤二、根据敏感器测量的飞行器姿态信息，采用最小二乘方法在线拟合，获取实时姿态振荡幅值、实时姿态振荡频率，然后获得在线辨识间隙幅值参数；步骤三、根据步骤二中所述的在线辨识间隙幅值参数，对间隙特性进行补偿，然后输出补偿后的控制指令。本发明的实现更加简洁，补偿精度更符合实际飞行状态，确保补偿的准确性。

技术领域

本发明涉及一种电动伺服系统在轨间隙辨识及补偿控制方法、装置，属于在轨飞行器控制技术领域。

背景技术

目前飞行器领域接口部分间隙多采用工艺保证，为了解决接口匹配性问题，对加工精度要求较高，批次产品多采用匹配筛选，成本高，进度难以保证。目前关于间隙辨识方面多采用离线方法，通过传感器测量的方法，如基于继电反馈技术,给出一种伺服系统间隙大小的辨识方法，只辨识伺服系统传递过程中间隙，未能补偿伺服系统与外系统之间接口的间隙。国内外对于间隙的辨识技术研究，一般有两种提法。第一种是对整个系统的输入和输出进行辨识，即把整个系统进行分段线性化。另一种方案是指只对于系统中间隙的幅值进行辨识，即决定间隙尺寸的大小；上述现有技术无论辨识还是补偿控制均缺少一定工程应用的可行性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种电动伺服系统在轨间隙辨识及补偿控制方法、装置，充分考虑间隙特性影响机理，并通过地面分析处理，建立较为准确间隙与振荡波形的关系式，为在轨应用提供更有效的支撑。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种电动伺服系统在轨间隙辨识及补偿控制方法，包括如下步骤：

步骤一、建立间隙系统模型；利用描述函数原理建立间隙特性描述函数，获得飞行器姿态角振荡极限环幅值与伺服间隙幅值关系描述、飞行器姿态角振荡极限环频率与伺服间隙幅值关系描述；

步骤二、根据敏感器测量的飞行器姿态信息，采用最小二乘方法在线拟合，获取实时姿态振荡幅值、实时姿态振荡频率，然后根据步骤一中所述的飞行器姿态角振荡极限环幅值与伺服间隙幅值关系描述、飞行器姿态角振荡极限环频率与伺服间隙幅值关系描述，获得在线辨识间隙幅值参数；

步骤三、根据步骤二中所述的在线辨识间隙幅值参数，对间隙特性进行补偿，然后输出补偿后的控制指令。

上述电动伺服系统在轨间隙辨识及补偿控制方法，步骤一中所述的间隙系统模型为：

式中，b为间隙幅值，x为伺服系统侧输出摆角位移，y为负载侧当前周期输出摆角位移，y_l负载侧上一周期输出摆角位移，为x的导数，sign()为取符号函数。

上述电动伺服系统在轨间隙辨识及补偿控制方法，步骤一中所述的间隙特性描述函数N(A)为：

式中，A为输入信号幅值，K为等效增益值，b为间隙幅值，y为负载侧摆角位移，π为圆周率，j为虚数单位，a为迟滞参数。

上述电动伺服系统在轨间隙辨识及补偿控制方法，步骤一中所述的飞行器姿态角振荡极限环幅值与伺服间隙幅值关系描述、飞行器姿态角振荡极限环频率与伺服间隙幅值关系描述为：

1+G(s)H(s)S_f(s)F(s)N(A)＝0

式中，G(s)为飞行器本体传递函数，H(s)为飞行器控制模块传递函数，S_f(s)为伺服系统传递函数，F(s)为负载模型传递函数，N(A)为间隙特性描述函数。