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.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106842961A(43)申请公布日2017.06.13(21)申请号201710223807.5(22)申请日2017.04.07(71)申请人闽江学院地址350108福建省福州市闽侯县上街镇溪源宫路200号(72)发明人傅平(74)专利代理机构福州元创专利商标代理有限公司35100代理人蔡学俊(51)Int.Cl.G05B13/04(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图2页(54)发明名称基于Stop算子的超声波电机伺服控制系统对称滞回控制方法(57)摘要本发明涉及一种基于Stop算子的超声波电机伺服控制系统对称滞回控制方法：提供一基座以及设于基座上的超声波电机，所述超声波电机一侧输出轴与光电编码器相连接，另一侧输出轴与飞轮惯性负载相连接，所述飞轮惯性负载的输出轴经联轴器与力矩传感器相连接，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分别接至一控制系统；所述控制系统建立在stop算子补偿控制器的基础上，所述stop算子补偿控制器以辨识误差最小为其调整函数，从而获得更好的输入输出控制效能。本发明不仅控制准确度高，而且结构简单、紧凑，使用效果好。CN106842961ACN106842961A权利要求书1/3页1.一种基于Stop算子的超声波电机伺服控制系统对称滞回控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：提供一基座以及设于基座上的超声波电机，所述超声波电机一侧输出轴与光电编码器相连接，另一侧输出轴与飞轮惯性负载相连接，所述飞轮惯性负载的输出轴经联轴器与力矩传感器相连接，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分别接至一控制系统；步骤S2：所述控制系统建立在stop算子补偿控制器的基础上，所述stop算子补偿控制器以辨识误差最小为其调整函数，从而获得更好的输入输出控制效能；所述控制系统的动态方程为：其中Ap＝-B/J,BP＝J/Kt＞0,CP＝-1/J；B为阻尼系数，J为转动惯量，Kt为电流因子，Tf(v)为摩擦阻力力矩，TL为负载力矩，U(t)是电机的输出力矩，θr(t)为通过光电编码器测量得到的位置信号。2.根据权利要求1所述的基于Stop算子的超声波电机伺服控制系统对称滞回控制方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述控制系统包括超声波电机驱动控制电路，所述超声波电机驱动控制电路包括控制芯片电路和驱动芯片电路，所述光电编码器的信号输出端与所述控制芯片电路的相应输入端相连接，所述控制芯片电路的输出端与所述驱动芯片电路的相应输入端相连接，以驱动所述驱动芯片电路，所述驱动芯片电路的驱动频率调节信号输出端和驱动半桥电路调节信号输出端分别与所述超声波电机的相应输入端相连接，所述stop算子补偿控制器设置于所述控制芯片电路中。3.根据权利要求1所述的基于Stop算子的超声波电机伺服控制系统对称滞回控制方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述联轴器为弹性联轴器。4.根据权利要求1所述的基于Stop算子的超声波电机伺服控制系统对称滞回控制方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述超声波电机、光电编码器、力矩传感器分别经超声波电机固定支架、光电编码器固定支架、力矩传感器固定支架固定于所述基座上。5.根据权利要求1所述的基于Stop算子的超声波电机伺服控制系统对称滞回控制方法，其特征在于：所述步骤S2中，电机力矩-速度特性的滞回具有对称性，为了减少此现象造成的影响同时减少运算量，使用stop算子对称滞回补偿对其进行控制：停止操作符的输出是它临界值s和输入v(t)的函数，输入v(t)∈C[0，T]的stop算子输出可以表示为：Es[v](0)＝es(v(0))Es[v](t)＝es(v(t)-v(ti)+Es[v](ti))对于ti＜t＜ti+1且0≤i≤N-1，es＝min(s,max(-s,v))其中0＝t0<t1<......<tl＝T是T[0，T]的分区，使得函数v(t)∈C[0，T]，C[0，T]表示[0，T]上的连续函数的空间，在每个子区间[ti，ti+1]上是单调的；在不同阈值s下，stop算子的输出为：2CN106842961A权利要求书2/3页把上式离散化，输出通过n个stop算子来描述，0＝s0<s1<......<sn＝S，也就是：其中ws表示密度函数的权重，即由于Lipschitz连续性，stop算子Es为可积密度函数，因此基于stop算子的模型对于给定输入v(t)∈C[0，T]是Lipschitz连续的，可以进一步得到此模型是单调运算符，权重函数可积分且为正；当系统工作时，输入信号v(t)先经过逆系统ψ，其输出作为控制信号进入对称系统Φ，使用前馈补偿以获得期望输入v(t)和输出u(t)之间的映射：u(t)＝Φ[ψ