[发明专利]一种大型光学望远镜俯仰轴双电机同步控制方法及系统

权利要求书

1.一种大型光学望远镜俯仰轴双电机同步控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤A.将双电机的期望位置输入到同步命令生成器中进行规划，得到规划后的双电机的期望位置、期望速度以及期望加速度；

步骤B.线性扩张状态观测器根据双电机编码器输出的现有惯量位置，得到双电机的观测位置、观测速度以及总扰动；

步骤C.将步骤A中得到的期望位置、期望速度分别与步骤B中得到的观测位置、观测速度进行误差求值后，生成调整后数据输出到控制器；

步骤D.对步骤C输出的调整后数据与步骤A中得到的期望加速度进行求和计算后减去总扰动以及摩擦补偿项后得到虚拟控制量，并输出到静态解耦单元；

步骤E.静态解耦单元对虚拟控制量进行解耦后输出实际的控制量到双电机中；

步骤F.双电机根据实际的控制量进行调整后，双电机编码器输出调整后的现有惯量位置到线性扩张状态观测器中，线性扩张状态观测器根据该调整后的现有惯量位置与步骤B得到的观测位置进行计算，得到新的观测位置、观测速度以及总扰动；

步骤G.重复步骤C、D、E、F，进行双电机新一轮的控制调整，直至双电机调整至最优控制量。

2.根据权利要求1所述的一种大型光学望远镜俯仰轴双电机同步控制方法，其特征在于，所述步骤A包括：

将期望位置输入到同步命令生成器中，通过同步命令生成器中的第一个非线性微分器，得到规划后的期望位置值和期望速度；将得到的期望速度输入到第二个非线性微分器，得到再次规划后的期望速度和期望加速度。

3.根据权利要求1所述的一种大型光学望远镜俯仰轴双电机同步控制方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

根据双电机编码器输出的双电机两端的现有惯量位置，得到观测位置值与现有惯量位置值的误差值；

根据所述误差值，得到双电机两端的总扰动；

根据得到的总扰动，得到双电机两端的观测速度；

根据所述双电机两端的观测速度以及误差值，得到双电机两端的观测位置；

其中，在第一次的运行计算中，观测位置是初试值且为零；在之后的运行计算中，观测位置值是上一次运行计算出的观测位置值。

4.根据权利要求1所述的一种大型光学望远镜俯仰轴双电机同步控制方法，其特征在于，所述步骤D中：

在进行虚拟控制量计算时，排除了总扰动以及摩擦补偿项，所述摩擦补偿项通过下式获得：

其中：c_v1和c_v2分别表示双电机两端的库伦摩擦系数；J_M1和J_M2分别表示双电机对应的转动惯量；Z₁₂和Z₂₂分别表示双电机两端的观测速度；c_f1和c_f2分别表示双电机两端对应的粘滞摩擦系数。

5.一种大型光学望远镜俯仰轴双电机同步控制系统，其特征在于，包括：

双电机系统、同步命令生成器和线性自抗扰控制器；

所述双电机系统包括双电机；

所述同步命令生成器包括：两个串联的非线性微分器，用于对输入的双电机期望位置进行规划，并输出规划后的期望位置、期望速度以及期望加速度到线性自抗扰控制器；

所述线性自抗扰控制器包括：线性扩张状态观测器、控制器以及静态解耦单元；所述线性扩张状态观测器用于获得双电机的观测位置、观测速度以及总扰动；所述控制器基于调整后数据进行调整，所述调整后数据通过所述期望位置、期望速度分别和所述观测位置、观测速度误差求值后获得；所述静态解耦单元用于对虚拟控制量进行静态解耦得到实际控制量后输出到双电机系统，所述虚拟控制量基于所述调整后数据、总扰动以及摩擦补偿项获得。

6.根据权利要求5所述的一种大型光学望远镜俯仰轴双电机同步控制系统，其特征在于，

其中，双电机的期望位置通过所述同步命令生成器中的第一个非线性微分器，得到规划后的期望位置值和期望速度；该得到的期望速度输入到所述同步命令生成器中的第二个非线性微分器，得到再次规划后的期望速度和期望加速度。

7.根据权利要求5所述的一种大型光学望远镜俯仰轴双电机同步控制系统，其特征在于，

所述线性自抗扰控制器包括：2个控制器、2个线性扩张状态观测器以及1个静态解耦单元。