[发明专利]基于光纤光栅的GMA自适应控制方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于光纤光栅的GMA自适应控制方法及装置，采用光纤光栅传感器实时采集GMA致动过程中多物理场的机械耦合状态信息，获取GMA各个组成部分和外加激励的反馈特征信息，以此为依据建立GMA工作过程的在线非线性动态模型；进而通过分析预期和实际反馈特征间的差异，研究激励和反馈间的模型自适应随动控制策略，设计出符合应用要求最优的自适应控制方法。使得对GMA的控制能够根据环境工况的变化而调整，保证GMA控制的精度。

主权项

1.一种基于光纤光栅的GMA自适应控制方法，其特征在于：包括如下步骤：1)将光栅位移传感器(5)与GMA(8)紧密连接，通过采集光栅栅距的改变导致反射光波长的位移值，以此反映GMA输出位移值；2)实时采集GMA(8)致动过程中的环境物理量，获取GMA(8)的外加激励反馈特征信息；GMA(8)致动过程中的环境物理量包括GMA外壳环境温度、GMM棒体振动、GMA内部磁场分布、GMM棒体温度、GMA线圈温度和GMA线圈电流；3)根据所述GMA(8)的外加激励反馈特征信息建立多物理量耦合在线动态模型，输入期望位移值计算出应给激励值；具体步骤包括：31)通过布置在GMA(8)上的光栅位移传感器(5)和环境物理量光栅传感器(6)，连续、实时采集物理量，并采用多种数字信号处理算法对原始数据进行处理，去除噪声；32)针对GMA的多物理场反馈状态参数所反映出的复杂致动效果，结合分布式光纤光栅传感探索GMA反馈状态参数获取方法，建立合理的分布式光纤光栅传感器数据分析机制；33)进行基于分布式光纤光栅传感器数据融合的反馈状态特征挖掘，快速准确地提取GMA的多物理场反馈状态特征；34)通过对多物理场耦合的微制动结构在线非线性建模理论的分析，掌握多物理场耦合激励和作用因素对GMA致动效果和反馈状态的实时影响特征，进而建立GMA工作过程中的在线非线性动态模型，以保持多物理场的微制动结构非线性时变模型在GMA工作过程中与现实工况的即时非线性吻合；4)建立非线性最优控制模型，根据所述期望位移值、应给激励值和外加激励反馈特征信息计算出实际激励值，并控制所述实际激励值作用于GMA(8)，实时采集所述步骤1)中GMA输出位移值；具体步骤包括：41)反馈状态特征将提供致动操作对GMA系统自身状态的多物理场耦合影响以及由此造成控制期望与实际加工结果间的差异，进而在线调校控制模型和自主修正控制指令，通过不间断的控制、反馈和在线调校，确保达到预期的控制期望；42)设计控制期望与反馈特征差异的微制动结构自适应控制算法，其中包含差异特征萃取和识别、多场耦合控制参数与综合反馈状态的自适应随动以及与之对应的新控制环路的在线建立方法；5)重复步骤2)～4)直至所述GMA输出位移值与期望位移值相等。