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专利号: 2015100292502
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于最小二乘支持向量机的机电伺服系统摩擦补偿和动态面控制方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1,建立如式(1)所示的机电伺服系统模型,初始化系统状态以及控制参数;

其中,θm,ωm为状态变量,分别表示电机输出轴位置和转速;J和D是折算到电机轴上的等效转动惯量和等效阻尼系数;Kt是电机扭矩常数;u是控制量;Tl是折算到电机轴上的负载扭矩;TN是折算到电机轴上的摩擦力;

步骤2,建立非线性摩擦的LuGre模型,过程如下:

2.1,对于摩擦采用LuGre模型:其中,σ0为鬃毛刚度系数,σ1为鬃毛阻尼系数,σ2为粘滞摩擦系数,z为接触表面鬃毛的平均变形量;

2.2,将式(2)做如下分析:其中 是非线性函数, i是电机转速ωm与负载转速ωl的传动比,FS表示最大静摩擦力矩,FC表示Coulomb摩擦力,ωs表示Stribeck速度;

步骤3,应用最小二乘支持向量机逼近摩擦力TN,过程如下:

3.1,通过试验得到TN的样本数据;

根据伺服系统的实际工作条件,确定正转和反转的转动速度范围是[0,ωmax]和[ωmin,0],ωmax>0表示正转最大速度,ωmin<0表示反转最大速度;令控制器输入为0,在速度范围内确定摩擦力矩的数据样本:其中,ω1...ωP为正转的转速采样样本数据, 为反转的转速的采样样本数据,T1...TP和 为所对应的转速下的摩擦力大小,P表示正转采样样本数据容量,Q表示反转采样样本数据容量;

3.2,利用样本数据和最小二乘支持向量机建立模型:fsvrm(ωm)=αφ(ωm)+b (4)其中,

δ=P+Q,1v=[1;1;...;1],c和γ是大于0的常数,α,b为模型参数;

式(1)中的TN用式(4)得到的fsvrm(ωm)来代替,则式(1)改写为:步骤4,用动态面的方法来设计控制器u,过程如下;

4.1,定义跟踪误差:

e1=θref-θm (6)其中,e1为跟踪误差,θref为跟踪参考信号,θm为电机输出轴位置;

对式(6)求导,得:

其中, 为跟踪误差的导数, 为跟踪参考信号的导数, 为电机输出轴位置的导数;

4.2,定义虚拟控制器S及它的导数 有如下关系:其中,k1,k为大于0的常数, 是位置跟踪误差的积分作用,τ>0表示时间常数;

定义中间误差e2:

e2=S-ωm (9)

将式(9)代入式(7)得到:

对式(9)求导得:

将式(4),式(8)代入式(11)得:

4.3,设计控制器u:

其中 k2为正的常数;

4.4,设计李雅普诺夫函数:

将式(6),(10),(12),(13)代入式(14),如果 判定系统是稳定的。