[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及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。特别是带有系统部分状态不可测、参数不确定以及外部扰动的机电伺服系统动态面控制方法。

背景技术

机电伺服系统是以电动机作为动力驱动元件的伺服系统，广泛应用于飞行控制、火力控制等各种领域。但是，系统中的摩擦会影响伺服系统的控制精度，甚至严重降低机电伺服系统的性能，并且摩擦力的表现形式较为复杂，不易建模。因此，如何有效地控制和消除摩擦的不利影响，已成为机电控制中亟待解决的关键问题之一。

动态面控制方法(Dynamic Surface Control)在实现不确定非线性系统(特别是当干扰或不确定性不满足匹配条件时)的鲁棒控制或自适应控制方面有着明显的优越性，受到国内外学者的极大关注。利用系统的结构特性递推地构造整个系统的Lyapunov函数，使得控制器的设计结构化、系统化。针对反步控制法(Backstepping Control)中可能导致微分项膨胀的问题，动态面控制方法在每一步设计中引入一阶积分滤波器，使得每一步设计的虚拟控制输入通过该滤波器，从而避免了系统中一些非线性函数的微分计算和控制器微分项的膨胀问题，具有较好的控制性能。

发明内容

为了克服现有技术的系统部分状态参数不确定的缺点，并消除摩擦对机电伺服系统性能的影响，本发明提出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，解决摩擦不确定性的问题，利用最小二乘支持向量机的函数逼近功能对摩擦进行准确建模，进而根据建立的摩擦模型，结合动态面控制法设计自适应控制器。由于系统中的摩擦已经得到了补偿，系统状态能更好的收敛。

为了解决上述技术问题提出的技术方案为：

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；

dθmdt=ωmJdωmdt=Ktu-Dωm-TN-Tl---(1)]]>

其中，θ_m，ω_m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；K_t是电机扭矩常数；u是控制量；T_l是折算到电机轴上的负载扭矩；T_N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：