【技术实现步骤摘要】
一种基于鲁棒扰动补偿方案的直流电机伺服控制方法
本专利技术涉及电机控制器领域,特别是一种基于鲁棒扰动补偿方案的直流电机伺服控制方法。
技术介绍
直流电动机被广泛应用于各种不同的应用场合,如硬盘驱动器,机床,机器人手臂驱动等等。然而,摩擦可能导致稳态误差和极限环,从而降低直流伺服电动机的性能。因此发展有效的摩擦补偿技术,提高伺服系统的性能是必要的。虽然基于模型的补偿方案可以有效地补偿摩擦力的影响,但它们的使用需要对摩檫力模型及其参数精确了解。此外,摩擦效应的性质可能因环境因素,如温度、润滑条件等而会改变。因此,基于模型的补偿方案必须依赖于离线或在线识别过程。因此需要无需事先了解摩擦模型的技术来补偿摩擦效应。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的是提出一种基于鲁棒扰动补偿方案的直流电机伺服控制方法,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。本专利技术采用以下方案实现:一种基于鲁棒扰动补偿方案的直流电机伺服控制方法,包括基座、直流电机、光电编码器、飞轮惯性负载、联轴器、力矩传感器,所述直流电机一侧输出轴与所述光电编码器连接,所述直流电机的另一侧输出轴与所述飞轮惯性负载连接,所述飞轮惯性负载的输出轴经联轴器与所述力矩传感器连接,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均连接至控制系统;其中,所述控制系统建立在鲁棒扰动补偿方案基础上,使用滑模控制器使得伺服系统轮廓跟踪误差最小,从而能获得更好的轮廓控制效能,鲁棒自适应控制器确保所有闭环信号都是有界的,最后状态向量的误差和期望的轨迹收敛到给定曲线,从而能获得更好的控制效能;假设直 ...
【技术保护点】
1.一种基于鲁棒扰动补偿方案的直流电机伺服控制方法,其特征在于:包括基座、直流电机、光电编码器、飞轮惯性负载、联轴器、力矩传感器,所述直流电机一侧输出轴与所述光电编码器连接,所述直流电机的另一侧输出轴与所述飞轮惯性负载连接,所述飞轮惯性负载的输出轴经联轴器与所述力矩传感器连接,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均连接至控制系统;其中,所述控制系统建立在鲁棒扰动补偿方案基础上,使用扰动补偿使得伺服系统轮廓跟踪误差最小,从而能获得更好的轮廓控制效能;假设直流电动机系统具有摩擦效应,J(dω/dt)=Tm‑Tf‑Bω (1)其中J是总转动惯量,ω是直流电机角速度,Tm是直流电机的转矩,Tf是摩擦力矩,B是粘性阻尼系数,假定忽略电枢电感L,则Tm表示为:Tm=(VA‑VB)(KT/R)=(KAu‑KBω) (2)VA是电压放大器的输出,VB的反电动势电压,KT是电机的转矩常数,R为电枢电阻,KA是电压放大器的增益,u是控制电压,KB是反电动势常数,参数不确定系统建模:
【技术特征摘要】
1.一种基于鲁棒扰动补偿方案的直流电机伺服控制方法,其特征在于:包括基座、直流电机、光电编码器、飞轮惯性负载、联轴器、力矩传感器,所述直流电机一侧输出轴与所述光电编码器连接,所述直流电机的另一侧输出轴与所述飞轮惯性负载连接,所述飞轮惯性负载的输出轴经联轴器与所述力矩传感器连接,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均连接至控制系统;其中,所述控制系统建立在鲁棒扰动补偿方案基础上,使用扰动补偿使得伺服系统轮廓跟踪误差最小,从而能获得更好的轮廓控制效能;假设直流电动机系统具有摩擦效应,J(dω/dt)=Tm-Tf-Bω(1)其中J是总转动惯量,ω是直流电机角速度,Tm是直流电机的转矩,Tf是摩擦力矩,B是粘性阻尼系数,假定忽略电枢电感L,则Tm表示为:Tm=(VA-VB)(KT/R)=(KAu-KBω)(2)VA是电压放大器的输出,VB的反电动势电压,KT是电机的转矩常数,R为电枢电阻,KA是电压放大器的增益,u是控制电压,KB是反电动势常数,参数不确定系统建模:注意,在方程(3)的项,加在字母上的^代表标称参数,Δ表示参数的变化,名义传递函数为Tf为非线性摩擦力矩,从u到ω表示为:模型不确定性函数定义为:在此:其中,P(s)和ΔP(s)是未知的,是通过执行系统识别获得。2.根据权利要求1所述的一种基于鲁棒扰动补偿方案的直流电机伺服控制方法,其特征在于:所述联轴器为弹性联轴器。3.根据权利要求1所述的一种基于鲁棒扰动补偿方案的直流电机伺服控制方法,其特征在于:所述直流电机、光电编码器、力矩传感器分别通过直流电机固定支架、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。4.根据权利要求1所述的一种基于鲁棒扰动补偿方案的直流电机伺服控制方法,其特征在于:所述控制系统包括直流电机驱动控制电路,所述直流电机驱动控制电路包括控制芯片电路和驱动芯片电路,所述鲁棒控制器设于所述控制芯片电路中,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,用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直流电机的相应输入端连接。5.根据权利要求1所述的一种基于鲁棒扰动补偿方案的直流电机伺服控制方法,其特征在于:所述方程模型(3)中非线性摩擦力矩Tf作为未知干扰功能,用电流环补偿未知的摩擦力矩比较困难,因此,用Tef代替Tf,Tef表示非线性摩擦力矩,(3)被描述为:如果Tef能够估计,补偿功能将用于消除摩擦力矩和模型不确定性的影响,在此是给出方程的名义转移函数的反函数...
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