欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2017101624326
申请人: 闽江学院
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:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种基于输出反馈控制器的超声波电机伺服控制方法,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分别接至一控制系统;

步骤S2:所述控制系统建立在输出反馈控制的基础上,在控制器上以Lyapunov函数为其调整函数,用以获得更好的控制效能;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所述的一种基于输出反馈控制器的超声波电机伺服控制方法,其特征在于:所述步骤S1中,控制系统包括一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,所述控制器设于所述控制芯片电路中。

3.根据权利要求1所述的一种基于输出反馈控制器的超声波电机伺服控制方法,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所述的一种基于输出反馈控制器的超声波电机伺服控制方法,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所述的一种基于输出反馈控制器的超声波电机伺服控制方法,其特征在于:所述步骤S2中,若控制系统的参数都是已知的,外力干扰、交叉耦合干扰和摩擦力都是不存在的,则电机的标准模型为下式所示:其中,An为Ap之标准值,Bn为BP之标准值;

若控制系统的参数值偏离了标准值或是系统出现了外力干扰,交叉耦合干扰和摩擦力矩等,此时控制系统的动态方程修改成:其中,Cn为CP之标准值,ΔA,ΔB、ΔC代表微小变化量,D(t)为总集不确定项,定义为:因此将总集不确定项的边界假设为已知,如|D(t)|≤ρ,ρ为一个给定的正常数项,为了避免电机中出现不可预期的不确定项,则使用反馈控制对系统进行伺服控制;

非线性系统动力学重新表示成:

上式ai为未知常数和控制增益参数,Yi是已知的连续性或非线性函数,w是控制输入,x1(t)=x(t),xn=x(n-1),a=[-a1,a2,…,-am]T,Y=[Y1,Y2,…,Ym]T;

表示有界的外部干扰, u0、w0为u、w的初始值,u为回滞系统的输出,d(t)的影响是由于bd1(w(t))产生的外部干扰,称之为扰动项;

输出y:

其中,

采用的滤波器为如下方程所示:

其中,k=[k1,…,kn]T,使得矩阵 的所有特征值位于给定的稳定位置;利用滤波器,状态估计误差 满足:其中,

则控制系统表示为:

因此:

Θ=[bm,…,b0,θT]T

vi,2,ε2,ξ2分别表示vi,ε,ξ的第二项,它的所有状态用于反馈;

则控制器通过遵循下面的设计步骤来实现,其中ci,i=1,…,ρ是正设计参数,是Θ的估计,是 和 是待设计的正常数,并且Θ0是正的常数;

在自适应控制设计中使用输出反馈来实现控制目标,先进行坐标变换:z1=y-yr

(18)

其中y为实际输出,yr为给定的运动轨迹方程, bm=amc,c为常数,m是方程(5)的阶数,αi-1是第i个虚拟控制步骤;

参数更新规律为:

进一步参数更新规律为:

调整函数为:

根据上述公式,则该控制过程是稳定的,满足zi(i=1,2 ,…n)→0,则因此该系统通过使用输出反馈算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。