[发明专利]一种基于线性跟踪微分器的位置前馈控制方法

权利要求书

1.一种基于线性跟踪微分器的位置前馈控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)根据预设伺服机构控制模式字MS得到速率跟踪因子δ和位置调节器的控制参数系数矩阵K；

(2)根据步骤(1)中的速率跟踪因子δ和预设的第k个周期的伺服机构位置跟踪指令执行线性跟踪微分计算得到第k个周期的前馈控制角速度指令

(3)光电编码器(7)将检测到的被控对象(8)的第k个周期的机械角度θ_m(k)以及预设的第k个周期的伺服机构位置跟踪指令进行差分计算得到第k个周期的角度跟踪误差e₁(k)；

(4)将步骤(1)中的位置调节器的控制参数系数矩阵K和步骤(3)中的第k个周期的角度跟踪误差e₁(k)输入到位置调节器(2)，位置调节器(2)通过比例微分计算得到第k个周期的角速度指令值

(5)光电编码器(7)将检测到的被控对象(8)的第k个周期的机械角度θ_m(k)传输至速度检测计算模块(5)，速度检测计算模块(5)对第k个周期的机械角度θ_m(k)进行差分计算，得到第k个周期的角速度反馈值ω_T(k)；

(6)根据步骤(5)中的第k个周期的角速度反馈值ω_T(k)、步骤(4)中的第k个周期的角速度指令值和步骤(2)中的第k个周期的前馈控制角速度指令得到第k个周期的角速度速差值e₂(k)；

(7)将步骤(6)中的第k个周期的角速度速差值e₂(k)输入至速度调节器模块(4)，速度调节器模块(4)将第k个周期的角速度速差值e₂(k)进行比例积分计算得到力矩电流指令值，将力矩电流指令值输出给驱动模块(6)，驱动模块(6)根据力矩电流指令值输出控制电流施加在被控对象(8)上。

2.根据权利要求1所述的基于线性跟踪微分器的位置前馈控制方法，其特征在于：在步骤(1)中，速率跟踪因子σ为：

其中，δ₁为预设伺服机构控制模式字为0时对应的速率跟踪因子，δ₂为预设伺服机构控制模式字MS为1时对应的速率跟踪因子。

3.根据权利要求1所述的基于线性跟踪微分器的位置前馈控制方法，其特征在于：在步骤(1)中，位置调节器的控制参数系数矩阵K为：

其中，k_p0和k_d0表示预设伺服机构控制模式字MS＝0时选取的位置调节器的控制参数，k_p1和k_d1表示预设伺服机构控制模式字MS＝1时选取的位置调节器的控制参数。

4.根据权利要求1所述的基于线性跟踪微分器的位置前馈控制方法，其特征在于：在步骤(2)中，根据步骤(1)中的速率跟踪因子δ和预设的第k个周期的伺服机构位置跟踪指令行线性跟踪微分计算得到第k个周期的前馈控制角速度指令包括如下步骤：

步骤(21)：光电编码器(7)采集控制对象(8)的第k个周期的机构角度θ_m(k)，根据第k个周期的机构角度θ_m(k)得到第k个周期的LTD前馈控制器角度状态量x₁(k)；

步骤(22)：将预设的第k个周期的伺服机构位置跟踪指令赋予LTD前馈控制器(1)的第k个周期的输入量v(k)，计算LTD前馈控制器(1)的第k个周期的输入量v(k)与第k个周期的LTD前馈控制器角度状态量x₁(k)的差值f_err，并对差值f_err进行过零处理；

步骤(23)：将过零处理后的差值f_err代入到线性跟踪微分计算公式得到第k+1周期的LTD前馈控制器角度状态量x₁(k+1)和第k+1周期的LTD前馈控制器角速度状态量x₂(k+1)；

步骤(24)：将第k+1周期的LTD前馈控制器角速度状态量x₂(k+1)赋予第k个周期的前馈控制角速度指令