[发明专利]一种基于三轴转台的高精度控制策略

权利要求书

1.一种基于三轴转台的高精度控制策略，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、采集三轴转台的角位置、角速度、电机的电流反馈值；

步骤2、设计三轴转台三环主控制器：在转台控制系统中在引入了电流负反馈、速率负反馈和位置反馈，分别设计基于三轴转台的电流反馈闭环、速率PID闭环和位置PID闭环控制，实现整个三轴转台的三环主控制；

步骤3：设计交替最小二乘的摩擦力补偿副控制器：在三轴转台三环主控制器的基础上，采用交替最小二乘法拟合来逼近电机的摩擦力矩；

步骤4：使用遗传算法对交替最小二乘法的初始矩阵和确定因子进行寻优处理得到最优值；

步骤5、将遗传算法求得的初始矩阵和确定因子最为新的随机初始化的初始矩阵和确定因子，将交替最小二乘法输出的转速值与PID的输出值相叠加，继而控制电机。

2.根据权利要求1所述的基于三轴转台的高精度控制策略，其特征在于，电流反馈闭环、速率PID闭环和位置PID闭环均采用积分分离的PID控制，调节器输出采样点值为：

其中，K_p，K_i，K_d，分别是PID算法的比例系数、积分系数和微分系数，e(j)是j时刻的系统误差，e(k)是当前时刻k的系统误差，其中速度环的系统误差是实际速度与反馈速度的差值，位置环的系统误差是实际位置与反馈位置的差值，K_l为积分开关系数，A为积分门限。

3.根据权利要求1所述的基于三轴转台的高精度控制策略，其特征在于，设计交替最小二乘的摩擦力补偿副控制器，具体步骤如下：

步骤3.1、在稳定状态下开环过程中采集转台不同角度的角位置、角速率、角位置误差、角速率误差、电流、对应的摩擦力矩和转速值数据；

步骤3.2、采集当前闭环运行时的角位置、角速率、角位置误差、角速率误差、电流数据；当前的摩擦力矩和转速作为后续的待求解值；

步骤3.3、选定交替最小二乘法的初始矩阵X_m×k、Y_k×n和确定因子k，m为混合矩阵的行数，n为混合矩阵的列数；

步骤3.4、将步骤3.1和步骤3.2所采集的数据组成样本数据混合矩阵R_m×n，并将步骤3.2中待求解的摩擦力矩和转速值用缺省值代替；

步骤3.5、构建混合矩阵平方误差损失函数，平方误差损失函数如下：

L＝∑(R_ui-X_uY_i^T)²+λ(|X_u|²+|Y_i|²) (3)

式中，R_ui表示第u个样本对第i个转台运行数据的评分，X_u表示样本u的偏好隐含特征向量，其中1≤u≤m，Y_i表示第i个转台运行数据的偏好隐含特征向量，其中1≤i≤n，λ为防过拟合系数，；

步骤3.6、令平方误差损失函数的偏导为0，分别解出X_m×k和Y_k×n，可得：

式中，X_m×k＝∑X_u，Y_k×n＝∑Y_i；I为单位矩阵；

步骤3.7、通过下式重构混合矩阵，重构后的混合矩阵将之前步骤3.3中用缺省值代替摩擦力矩和转速值的数值，获得当前的摩擦力矩和转速值：

R_m×n≈X_m×k×Y_k×n (6)。