[发明专利]一种作动器的迟滞补偿方法和装置

说明书

本发明属于作动器控制技术领域，公开了一种作动器的迟滞补偿方法和装置，包括：S1，获取时域控制信号和作动器的实际响应信号，所述时域控制信号为作动器的期望输入信号；S2，获取时域控制信号的频率、幅值和相位，根据时域控制信号的频率、幅值和相位，以及作动器的实际响应信号采用频域误差补偿对作动器的实际响应信号进行逐频率迟滞补偿，得到频域补偿后的控制信号，解决工程中作动器响应总是滞后于控制输入期望信号的问题。

技术领域

本发明属于作动器控制技术领域，尤其涉及一种作动器的迟滞补偿方法和装置。

背景技术

在工程控制领域经常会遇到当输入信号为往复信号时，在往复过程中输入与输出存在一定的迟滞现象，即往复的输入与输出曲线不重合。迟滞会带来控制系统的幅值、相位的滞后或削减，从而降低控制系统的精度，严重时还会引起控制系统的错误输出。特别是在精密控制领域，控制系统的迟滞是首先需要解决的问题。

在控制系统中，对非线性系统的控制比较困难，控制方法较少，一般先将非线性系统采取一定的迟滞补偿措施进行线性化处理。工程或研究中一般有三类方法对迟滞进行补偿：一是采用时域的PID对控制系统的迟滞现象进行线性化处理；二是采用迟滞算子组成唯像迟滞模型，进而建立迟滞补偿控制器串联在迟滞的非线性系统中，比如经典的Presiach模型及其衍生模型、Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞模型等；三是利用本构法对输入输出的迟滞若干条曲线进行拟合模拟，再生成逆模型补偿控制器对迟滞非线性系统进行补偿控制，比如记忆显性模型、三次多项式迟滞本构模型等。但这三类方法都存在自身的缺点，限制这些方法在工程领域的应用范围。时域PID方法只适合静态或准静态输入时，对于1Hz以上输入的迟滞非线性系统效果不佳，而且随着频率的提高，控制效果越差；采用迟滞算子组成唯像迟滞模型存在天然的弊端，该类模型在计算迟滞算子的权函数时需要大量的运算，从而加重控制系统的负担；本构法由于需要对输入输出的迟滞曲线提前进行拟合，因此对于输入信号的变换，模型也要进行相应变化，缺乏灵活性，而且迟滞曲线是拟合得到的，还存在控制精度问题。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明的目的在于提供一种作动器的迟滞补偿方法和装置，解决工程中作动器响应总是滞后于控制输入期望信号的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种作动器的迟滞补偿方法，所述方法包括：

S1，获取时域控制信号和作动器的实际响应信号，所述时域控制信号为作动器的期望输入信号；

S2，获取时域控制信号的频率、幅值和相位，根据时域控制信号的频率、幅值和相位，以及作动器的实际响应信号采用频域误差补偿对作动器的实际响应信号进行逐频率迟滞补偿，得到频域补偿后的控制信号。

本发明技术方案一的特点和进一步的改进为：

(1)所述方法还包括：

S3，获取作动器的实际响应信号，根据频域补偿后的控制信号和作动器的实际响应信号，采用时域误差补偿对作动器的实际响应信号进行逐点迟滞补偿。

(2)S2具体为：

将作动器的实际响应信号转换到频域，得到实际响应信号的每个频率对应的实际幅值和实际相位；

根据时域控制信号的每个频率下的幅值和相位，以及实际响应信号的每个频率对应的实际幅值和实际相位，对实际响应信号的每个频率对应的实际幅值进行逐频率幅值补偿，并对实际相位进行逐频率相位补偿，得到频域补偿后的控制信号；

将频域补偿后的控制信号转换成补偿后的时域信号。

(3)S3具体为：根据补偿后的时域信号和作动器的实际响应信号，采用时域误差补偿对作动器的实际响应信号进行逐点迟滞补偿。