超声波电机伺服控制系统速度死区补偿控制装置及方法.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CN106341065A(43)申请公布日2017.01.18(21)申请号201610889669.X(22)申请日2016.10.12(71)申请人闽江学院地址350108福建省福州市闽侯县上街镇文贤路1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.H02P25/02(2016.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称超声波电机伺服控制系统速度死区补偿控制装置及方法(57)摘要本发明涉及一种超声波电机伺服控制系统速度死区补偿控制装置及方法，该装置包括控制系统、基座和设于基座上的超声波电机。超声波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。该控制系统由死区补偿控制器和电机组成，整个控制器的系统建立在死区补偿控制器的基础上，在控制器的设计上也以辨识误差最小为其调整函数，从而能获得更好的控制效能。该装置及其控制系统不仅控制准确度高，而且结构简单、紧凑，使用效果好。CN106341065ACN106341065A权利要求书1/2页1.一种超声波电机伺服控制系统速度死区补偿控制装置，包括控制系统、基座及设置于所述基座上的超声波电机，其特征在于：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一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、力矩传感器的信号输出端分别接至控制系统；所述控制系统包括一速度死区补偿控制器。2.根据权利要求1所述的超声波电机伺服控制系统速度死区补偿控制装置，其特征在于：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；所述速度死区补偿控制器设于所述控制芯片电路中。3.一种超声波电机伺服控制系统速度死区补偿控制方法，其特征在于：控制系统中输入信号先经过死区逆算子得到结果，然后输入死区进行控制；具体包括以下步骤：步骤S1：超声波电机驱动系统的动态方程描述为：其中Ap＝-B/J,BP＝J/Kt,CP＝-1/J；B为阻尼系数，J为转动惯量,J>0，Kt为电流因子(Kt>0)，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；步骤S2：假设速度死区是对称，不对称的死区由此类比得到，死区的数学模型为：其中v(t)为输入信号，Ω[v](t)为系统的输出信号，gi为每个死区算子Jdi[v](t)的权重系数；死区算子为：以上的死区算子为对称型算子，每个死区范围为[-di,di]，gi、di为系统待辨识的初始参数，初始参数由系统先由给定输入控制信号得到的输出计算得到初步结果，再经过辨识修正参数：其中Ω(v,g)为死区的数学模型计算得到结果，Y(v,g)为实际测量结果，死区逆算子为：其中对于v(t)≥0情况，计算如下：j＝0,1,Kn，n、K均为自然数；j＝1,2,Kn；对于v(t)<0情况，计算如下：2CN106341065A权利要求书2/2页3CN106341065A说明书1/4页超声波电机伺服控制系统速度死区补偿控制装置及方法技术领域[0001]本发明涉及电机控制器领域，特别是一种基于速度死区补偿的超声波电机伺服控制装置及方法。背景技术[0002]现有的超声波电机伺服控制系统的设计中由于速度死区的存在，使得系统的性能受到影响，对周期重复信号控制时有一定的误差。[0003]为了改善系统的跟随性能，我们设计了基于速度死区补偿的超声波电机伺服控制系统。从速度跟随的实作结果中，我们发现系统在速度关系基本是线性，且参数的变动、噪声、交叉耦合的干扰和摩擦力等因素几乎无法对于速度输出造成影响，故基于速度死区补偿的超声波电机伺服控制系统能有效的增进系统的控制效能，并进一步减少系统对于不确定性的影响程度，因此电机的力矩与速度控制可以获得较好的动态特性。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种基于速度死区补偿的超声波电机伺服控制系统，该装置及其控制系统不仅控制准确度高，而且结构简单、紧凑，使用效果好。[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种超声波电机伺服控制系统速度死区补偿控制装置，包括控制系统、基座及设置于所述基座上的超声波电机，其特