1.一种基于预滑动摩擦力模型的超声波电机轮廓控制器，包括控制系统、基座和设于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控制系统；所述控制系统包括一基于预滑动摩擦力模型的轮廓控制器。

2.根据权利要求1所述的基于预滑动摩擦力模型的超声波电机轮廓控制器，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。

3.根据权利要求1所述的基于预滑动摩擦力模型的超声波电机轮廓控制器，所述控制系统建立于预滑动摩擦力模型的基础上，所述预滑动摩擦力模型设计具体为：超声波电机驱动系统的动态方程写为：

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；x是电机转子的位移， 表示加速度，D是超声波电机的线性摩擦系数；

为通过计算得到的速度信号， 为通过计算得到的加速度信号；

已知输出即系统位移x是非线性弹簧模块xs的位移和线性模块xp的位移之和，考虑时间导数可以得到以下两个关系：和

当系统受到由σ表示的预滑动摩擦力时，其输出动力学遵循牛顿第二定律，得到原始预滑动摩擦力模型：其中u＝[u1 u2]T是轮廓控制器，无论蠕变运动是继续还是停止，这个等式都成立；

预滑动摩擦力σ是由非线性弹簧和粘性阻尼器产生，可以表示为：cs表示粘滞系数；xr，σr是两个辅助状态，k1和k2是两个大于零的结构刚度系数；β是大于零的常数；

将(3.1)代入(3.3)可以把σ可以重写为：然后，通过提取线性部分并重新排列方程(2)中的项，可以将方程(2)中的原始预滑动摩擦力模型写为如下的预滑动摩擦力模型：其中σn(·)是一个非线性标量函数，包含了式(3.4)重新排列之后的所有非线性项。

4.根据权利要求3所述的基于预滑动摩擦力模型的超声波电机轮廓控制器，其特征在于：根据不同的模型条件，σn(·)有如下几种形式：形式A：如果|σ|n/λ＞xh，则：

形式B：如果|σ|n/λ≤xh，则：

通过从原始摩擦力的复杂结构中提取线性部分并将非线性项收集到σn(·)中；

由于缺少xp， xr和σr测量信息，除非采用状态观测器设计，否则不能准确获得σn(·)的大小，在这种情况下，它被迫采用不确定性方法处理σn(·)中收集到的非线性，一旦非线性被处理为一个不确定性，那么在正常运行条件下，假定σn(·)在所有时间里的范数有界是合理的，这可以表示为：||σn(·)||≤η    (8)

其中η是一个正的常数。

5.根据权利要求3所述的基于预滑动摩擦力模型的超声波电机轮廓控制器，其特征在于：所述基于预滑动摩擦力模型的轮廓控制器实现算法具体为：一个多级系统的两个轴的运动方程可以写成矢量形式：其中M，Cs和K是对角矩阵；

和

u＝[u1 u2]T是控制向量；Σ＝[σn1 σn2]T表示扰动的向量；将位置参考矢量定义为pd，是可微分的；跟踪误差矢量的位置为ep＝p-pd，则上述方程可以转化为误差动力学，写为：使用任务坐标变换，则任务空间中的上述方程变为：首先，假定系统的位置和速度信息是可用的；让轮廓控制器u按照以下方式分解：u＝uc+MTur       (12)

其中ur是专用于提供系统鲁棒性的控制器，uc是专用于系统的前馈，反馈和交叉耦合控制的控制器；

在这种情况下，uc可以合成为如下：

然后，将方程(12)中的控制u代入方程(10)，得出：是为受到时变不确定干扰TM-1Σ的双积分器线性系统；

范数||TM-1Σ||是一个已知量，而范数有界性仍然适用于现在的情况，这可以从下面的不等式中得出：因此，方程(14)中的系统可以简单地看作一个线性双积分器系统，受到不确定但有界输入扰动的表示：其中df≡TM-1Σ， 为||TM-1Σ||的上限；

然后，基于滑模控制方法合成ur，将等式(16)中的系统动力学重写为状态空间表示如下：其中εv只是 的一个表示；

设s表示的滑动面合成为：

s＝εv+Γεp        (18)

其中Γ是一个常数设计矩阵；在状态转换之后，方程(17)中的系统变为：合成控制ur为：

定义s的Lyapunov函数为V(t)＝1/2sTs，令 其中η为正常数，则可以满足以下逼近条件：因此可以保证滑动模式的发生，并且一旦达到滑动模式，即保持wers＝0，则等效系统变成降级系统，由下式控制：Γ矩阵设计成为一个简单的极点配置问题，并再次注意到εc是这个提出的轮廓控制器设计的主要关注点；

结合uc和ur控件，控制器u在原始(x,y)坐标中写成：在原始坐标中，滑动面s变为：