[发明专利]一种伺服柔性负载新型速度控制方法

权利要求书

1.一种伺服柔性负载的速度控制方法，其特征在于该控制方法包括以下步骤：

步骤一、摩擦模型建立步骤：通过数学的泰勒级数展开工具，将伺服柔性负载的摩擦模型基于速度分段，并按照四段进行处理；

步骤二、时变模型建立步骤：考虑伺服柔性负载的转动惯量变化和负载转矩变化，建立伺服柔性负载的时变模型；

步骤三、摩擦时变估算步骤：利用步骤二得到的伺服柔性负载的时变模型，建立摩擦时变估算方程，用来估算包含摩擦和时变两个因素的综合时变项，得到综合时变项估算值；

步骤四、速度预测控制步骤：利用步骤三得到的综合时变项估算值，建立新的速度预测控制方程，用以计算所需要的速度控制律；

新的速度预测控制方程具体为

其中，u为所得到的速度控制律，A为综合转矩系数，ω为伺服系统的速度，T为控制周期，T_B为不考虑高次项的伺服柔性负载的摩擦转矩模型，ω^*为给定速度，为给定速度的导数，是步骤三得到的综合时变项的估算值，步骤四的速度预测控制方程利用了步骤三得到的综合时变项的估计值，将摩擦和时变两个因素同时考虑到，使得在最终得到的新的速度预测控制方程中同时体现摩擦和时变两个因素。

2.根据权利要求1所述的一种伺服柔性负载的速度控制方法，其特征在于步骤一所述的速度分段具体为：

第一段：反向运动摩擦力段，此段的速度区间为-ω_max≤ω≤-ω_s；

第二段：反向静止摩擦力段，此段的速度区间为-ω_s＜ω＜0；

第三段：正向运动摩擦力段，此段的速度区间为0≤ω＜ω_s；

第四段：正向静止摩擦力段，此段的速度区间为ω_s≤ω≤ω_max；

式中ω_s为转折速度，ω_max为伺服系统的最大速度。

3.根据权利要求2所述的一种伺服柔性负载的速度控制方法，其特征在于所述的通过数学的泰勒级数展开工具，将伺服柔性负载的摩擦模型基于速度分段，并按照四段进行处理，具体为

其中T_B′为伺服柔性负载的摩擦转矩模型，a₁、b₁、a₂、b₂、a₃、b₃、a₄、b₄为泰勒级数展开得到的一系列系数，o(ω)表示ω的高次项；

同时将不考虑o(ω)的伺服柔性负载的摩擦转矩模型记为T_B，具体为

4.根据权利要求1所述的一种伺服柔性负载的速度控制方法，其特征在于步骤二所述的伺服柔性负载的时变模型具体为

其中，为速度的导数，A为综合转矩系数，为q轴给定电流，J为转动惯量，D为综合时变项。

5.根据权利要求4所述的一种伺服柔性负载的速度控制方法，其特征在于所述的综合转矩系数A具体为

其中，L_d为d轴电感，L_q为q轴电感，i_d为d轴电流，n_p为极对数，为转子磁链。

6.根据权利要求4所述的一种伺服柔性负载的速度控制方法，其特征在于所述综合时变项D具体为

其中，ΔA为综合转矩系数A的变化量，i_q为q轴电流，T_L为负载转矩，ΔT_B为摩擦转矩模型的偏差，具体是由o(ω)即ω的高次项和转动惯量J的时变引起的。