[发明专利]基于输出反馈反步控制的压电电机死区控制系统及方法

摘要

本发明涉及一种基于输出反馈反步控制的压电电机死区控制系统及方法，该系统包括：基座和设于其上的压电电机，压电电机一侧输出轴与光电编码器连接，另一侧输出轴与飞轮惯性负载连接，飞轮惯性负载的输出轴经联轴器与力矩传感器连接，光电编码器、力矩传感器的信号输出端分别接至控制系统。该控制方法包括：在控制系统中搭载一自适应反步控制器，整个控制器的系统建立在反馈计算的基础上，从而能获得更好的控制效能。本发明所提出的一种基于输出反馈反步控制的压电电机死区控制系统及控制方法，不仅控制准确度高，而且结构简单、紧凑，使用效果好。

主权项

1.一种基于输出反馈反步控制的压电电机死区控制系统，包括一基座以及设于基座上的压电电机；所述压电电机一侧输出轴与一光电编码器相连接，另一侧输出轴与一飞轮惯性负载相连接；所述飞轮惯性负载的输出轴经一联轴器与一力矩传感器相连接；所述光电编码器的信号输出端、所述力矩传感器的信号输出端以及所述压电电机的输入端分别与一控制系统相连；所述控制系统内搭载一反步自适应控制器，通过反步控制方法来控制电机转子的旋转角度，再通过计算转子的旋转角度间接控制电机的速度，并通过李亚普诺夫稳定性函数获得反馈控制参数的强健性方法，以保证系统稳定性，其特征在于，记总集不确定项的边界为已知，|D(t)|≤ρ，ρ为一个预设正常数项，采用反馈控制对系统进行伺服控制：记非线性系统如下：其中，Yi是已知的连续的线性或者非线性失真，d(t)表示有界外部扰动，参数ai是未知常数，控制增益b是常数，v是控制输入，u(v)表示死区非线性函数；其中，br≥0,bl≤0和m>0是常数，v是输入，u是输出；u(t)＝mv(t)+d1(v(t))其中，则d1(v(t))是有界的；记：其中，β＝bm和d(t)的影响是由于两者外部扰动和bd₁(v(t))，令d(t)为干扰项，并使用D表示其界限；则：其中，a＝[‑a₁,‑a₂,…,‑a_r]^T，Y＝[Y₁，Y₂，L，Y_r]^T；x表示位置信号；反步自适应控制方法如下：α1＝‑c1z1参数更新方法如下：其中，不确定参数b和m使得β＞0；期望的轨迹yr(t)和其(n‑1)阶导数是已知和有界；闭环在环路中的所有信号都是稳定均匀的最终有界；跟踪误差x(t)‑yr(t)在瞬态周期期间是可调的；x(t)表示t时刻的位置信号；limt→∞x(t)‑yr(t)＝0或limt→∞|x(t)‑yr(t)|‑δ1＝0对于任意指定的边界δ1＝0；对于c_i,i＝1,L,n，c_i是正设计参数，γ和η是两个正设计参数，Γ是一个正定矩阵，和是e＝1/β、a和D的估计，δ_i(i＝1,L,n)是正设计参数，q＝round{(n‑i+2)/2}，round{x}表示x的元素到最接近的整数。