[发明专利]基于等价输入干扰和输入整形器的末端振动抑制方法

权利要求书

1.一种基于等价输入干扰和输入整形器的末端振动抑制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S101：对伺服系统的弹性连接装置进行建模，得到弹性连接装置的系统模型；

S102：根据所述系统模型，设计输入整形器，抑制扰动的影响；

S103：根据所述系统模型，引入等价输入干扰，进一步消除扰动的影响，提高伺服系统动态性能。

2.如权利要求1所述的一种基于等价输入干扰和输入整形器的末端振动抑制方法，其特征在于：步骤S101中，所述系统模型包括：电机转速的传递函数G₁(s)、负载转速的传递函数G₂(s)和电磁转矩的传递函数G_ω(s)；具体如公式(1)所示：

上式中，C₁为主动电机转轴阻尼系数；C₂为负载转轴阻尼系数；C_ω为传动轴阻尼系数；J₁为主动电机转轴转动惯量；J₂为负载电机转动惯量；ω₁为主动电机转轴转速；ω₂为负载电机转速；θ₁为主动电机转轴转角；θ₂为负载电机转角；T_e为主动电机电磁转矩；T_l为负载电机电磁转矩；T_ω为传动轴系转矩；K为传动轴扭转弹性系数。

3.如权利要求1所述的一种基于等价输入干扰和输入整形器的末端振动抑制方法，其特征在于：步骤S102中，根据所述系统模型，设计输入整形器，抑制扰动的影响，构建理想模型；具体包括：

根据系统模型可知其为典型的二阶振荡环节，由于输入整形器是由一系列不同幅值和时滞的脉冲信号组成，得到输入整形器的脉冲表达式I(t)如公式(2)所示：

上式中，n为输入整形器中的脉冲个数；A_i为第i个脉冲信号的幅值；t_i为第i个脉冲信号的时滞；t为时间。

4.如权利要求3所述的一种基于等价输入干扰和输入整形器的末端振动抑制方法，其特征在于：所述的输入整形器的脉冲表达式I(t)中：

上式中，ω为系统自振频率，为系统阻尼比。

5.如权利要求1所述的一种基于等价输入干扰和输入整形器的末端振动抑制方法，其特征在于：步骤S103中，根据所述系统模型，引入等价输入干扰；包括：

S201：伺服系统的状态空间表达式如公式(3)：

上式中，A、B、C是不变的系统参数，通过联立G₁(s)、G₂(s)、G_ω(s)得到；x(t)是系统状态，u(t)是控制输入，y(t)是系统输出，d(t)是实际扰动；为x(t)的一阶微分；

S202：等价输入干扰包括状态观测器和扰动估计器两部分，干扰由状态观测器进行观测，再通过扰动估计器中的低通滤波器F(s)得到等价输入干扰；其中，状态观测器的表达式如公式(4)：

上式中，L为状态观测器的增益，和是x(t)和y(t)的观测值；是的一阶微分；

S204：通过设计状态观测器增益L和扰动估计器中低通滤波器F(s)的参数，得到扰动在输入端的等效值

6.如权利要求5所述的一种基于等价输入干扰和输入整形器的末端振动抑制方法，其特征在于：步骤S204中，通过线性二次型调节器LQR算法计算状态观测器增益L，且根据系统波特图调整扰动估计器中低通滤波器F(s)的参数实现扰动抑制。