一种无传感器式压电驱动闭环控制方法技术

本发明专利技术是一种无传感器式压电驱动闭环控制方法。本发明专利技术涉及压电驱动控制技术领域，采集多组驱动电压与对应导纳值，基于BP神经网络完成导纳模型的辨识；建立无传感器式压电驱动闭环控制系统，采集超声电机两相驱动电压信号，通过电压传感器采集超声电机的两相驱动电压幅值；根据驱动电压信号，基于U

【技术实现步骤摘要】
一种无传感器式压电驱动闭环控制方法


[0001]本专利技术涉及压电驱动控制
，是一种无传感器式压电驱动闭环控制方法。

技术介绍

[0002]利用压电驱动技术的超声电机由于具有定位精度高、断电自锁、结构紧凑等优势，已广泛应用于生物工程、航空航天、尖端装备制造等领域。由于受工作温升、摩擦损耗、预压力、驱动电压的影响，超声电机输出具有严重的非线性，不易进行建模。为了改善电机的输出性能，必须通过获取电机的位置或速度等反馈信号来实现闭环控制，降低了系统可靠性，增加了电机体积，同时增加了系统的复杂度，未能充分发挥超声电机优势。与传统的电磁电机相比，由于对超声电机的运动机理和非线性特性认识不足，目前对于超声电机的无传感器式压电驱动闭环控制技术研究尚少。本专利通过引入基于电机复杂耦合模型的U
‑
F非线性辨识模型与速度观测器，利用无传感器式技术，与传统的压电驱动控制相比，可以有效改善超声电机输出稳定性与系统动态响应，降低了系统复杂度，保证了电机紧凑结构的优势。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决超声电机系统际闭环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无传感器式压电驱动闭环控制方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1：采集多组驱动电压与对应导纳值，基于BP神经网络完成导纳模型的辨识；步骤2：建立无传感器式压电驱动闭环控制系统，采集超声电机两相驱动电压信号，通过电压传感器采集超声电机的两相驱动电压幅值U
A
与U
B
；步骤3：根据驱动电压信号，基于U
‑
F非线性模型解算实时驱动力；步骤4：根据实时驱动力，基于速度观测器获取电机实时速度值；步骤5：根据电机实时速度值与给定速度的差值，通过模糊自适应速度PI控制器产生对应控制电压；步骤6：将产生的控制电压信号接入驱动器，产生两相驱动电压，并将产生的两相驱动电压信号接入所述超声电机，驱动电机运动。2.根据权利要求1所述的一种无传感器式压电驱动闭环控制方法，其特征是：所述步骤1具体为：步骤1.1：在控制电压u
c
下，驱动器产生超声电机的两相驱动电压；电机A相与B相的导纳Y
A
与Y
B
与输入电机的驱动电压幅值U
A
与U
B
有关；构造3层BP神经网络来进行导纳模型的辨识，其中，输入层节点为2个，隐含层节点为5个，输出层节点为2个；两相驱动电压幅值U
A
与U
B
分别作为网络的输入向量x1与x2，即x1＝U
A
与x2＝U
B
，两相导纳Y
A
与Y
B
分别作为网络的输出向量y1与y2，即y1＝Y
A
与y2＝Y
B
；激活函数选取sigmod函数，隐含层节点的输出通过下式表示：其中，W
il
为第l个输入节点与第i个隐含层节点之间的连接权重，b
1i
为第i个隐含层节点的偏置；激活函数选取sigmod函数，那么通过下式表示隐含层节点的输出：其中，W
jk
为第k个隐含层节点与第j个输出节点之间的连接权重，b
2j
为第j个隐含层节点的偏置，步骤1.2：所有权重与偏置的初始化方法为Xavier方法；采集500组驱动电压值U
A
与U
B
与对应真实导纳值Y
rA
与Y
rB
作为训练集，将辨识模型的输出y1＝Y
A
，y2＝Y
B
与真实导纳值作差：e
YA
＝Y
rA
‑
Y
A
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)e
YB
＝Y
rB
‑
Y
B
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)将两项偏差相加得到总偏差e＝e
YA
+e
YB
，
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)辨识模型的二次型误差函数通过下式表示：步骤1.3：利用梯度最速下降法调整各权值系数，学习速率设置为0.001，直至Q小于0.000001结束训练，:完成导纳模型的辨识，通过给定不同的驱动电压U
A
与U
B
，利用所辨识的导纳模型解算出对应的电机两相导纳Y

【专利技术属性】
技术研发人员：赵勃，亓雪，史维佳，谭久彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：