[发明专利]基于改进play算子的电机伺服控制系统迟滞控制方法

说明书

本发明提出一种基于改进play算子的电机伺服控制系统迟滞控制方法，考虑现有的超声波电机伺服控制系统的设计中由于力矩输出处于合适状态时，其滞回具有对称性，对周期重复信号控制时有一定的误差。为了改善跟随性能的精确性，设计了基于改进play算子对称补偿控制的超声波电机伺服控制方案。基于改进play算子对称补偿控制能有效提升控制系统对迟滞的精确性，并进一步减少系统对于不确定性的影响程度，电机的力矩与速度控制可以获得较好的动态特性。

技术领域

本发明涉及电机控制器技术领域，尤其涉及一种基于改进play算子的电机伺服控制系统迟滞控制方法。

背景技术

现有的超声波电机伺服控制系统的设计中，当速度跟踪周期性信号时，其力矩-速度的关系呈现滞回特性，因此跟踪同一个信号在上升和下降区间有一定的误差。一般play算子只能补偿较为简单的滞回特性。中国专利201710223807提出了一种基于Stop算子的超声波电机伺服控制系统对称滞回控制方法，但在进一步研究中发现，该种控制方法可以补偿的迟滞特性种类有限，而且运算量过大，模型过于复杂，实际使用需要较快的处理器和存储器，需要进一步改进和优化。

发明内容

现有的超声波电机伺服控制系统的设计中由于力矩输出处于合适状态时，其滞回具有对称性，对周期重复信号控制时有一定的误差。为了改善跟随性能的精确性，本发明设计了基于改进play算子对称补偿控制的超声波电机伺服控制方案。基于改进play算子能有效增进系统的控制效能，提升控制系统对迟滞的精确性，并进一步减少系统对于不确定性的影响程度，电机的力矩与速度控制可以获得较好的重复特性。

本发明具体采用以下技术方案：

一种基于改进play算子的电机伺服控制系统迟滞控制方法，其特征在于：

采用的对称滞回补偿控制基于超声波电机驱动系统的动态方程：

其中A_p＝-B/J,B_P＝J/K_t＞0,C_P＝-1/J；B为阻尼系数，J为转动惯量，K_t为电流因子，T_f(v)为摩擦阻力力矩，T_L为负载力矩，U(t)是电机的输出力矩，θ_r(t)为通过光电编码器测量得到的位置信号；

当电机的负载力矩适中时，电机力矩-速度特性的迟滞具有对称性，为了减少此现象造成的影响同时减少运算量，使用改进广义play算子对迟滞对其进行补偿控制；

假设0＝t₀＜t₁＜…t_N＝t_E为[0,t_E]的一个区间，v(t)为输入信号，F_mγ_r[v](t)为迟滞系统的输出信号；输入函数v在每一个[t_i,t_i+1]区间内是单调的，任何输入v(t)∈C_e[0，t_E]，改进的广义play算子阈值r定义为：

其中t_i＜t≤t_i+1，0≤i≤N-1，max表示二数比较取最大，min表示二数比较取最小；γ_l(v-r)和γ_r(v+r)为两个严格增长的包络函数，改进的广义play算子迟滞形状受两个包络函数限制；改进的广义play算子阈值的解为：γ_l(v-r)＝0，γ_r(v+r)＝0，分别对应和改进的广义play算子的边界是沿gx/v(t)轴平移的包络函数γ[v]，包络函数γ[v]的形状和边界相同；