[发明专利]基于输出反馈反步控制的压电电机死区控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于输出反馈反步控制的压电电机死区控制系统及方法，该系统包括：基座和设于其上的压电电机，压电电机一侧输出轴与光电编码器连接，另一侧输出轴与飞轮惯性负载连接，飞轮惯性负载的输出轴经联轴器与力矩传感器连接，光电编码器、力矩传感器的信号输出端分别接至控制系统。该控制方法包括：在控制系统中搭载一自适应反步控制器，整个控制器的系统建立在反馈计算的基础上，从而能获得更好的控制效能。本发明所提出的一种基于输出反馈反步控制的压电电机死区控制系统及控制方法，不仅控制准确度高，而且结构简单、紧凑，使用效果好。

技术领域

本发明涉及一种基于输出反馈反步控制的压电电机死区控制系统及方法。

背景技术

现有的压电电机伺服控制系统的设计中有对于输出信号的检测误差，这可能会导致控制变量的估计误差。为了避免这种情况,我们现在提出反馈自适应控制方案。此控制系统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。因此电机的位置与速度控制可以获得较好的动态特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于输出反馈反步控制的压电电机死区控制系统及方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于输出反馈反步控制的压电电机死区控制系统，包括一基座以及设于基座上的压电电机；所述压电电机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一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以及所述压电电机的输入端分别与一控制系统相连。

在本发明一实施例中，所述控制系统包括一压电电机驱动控制电路；所述压电电机驱动控制电路包括一控制芯片电路和一驱动芯片电路；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压电电机的相应输入端相连接。

在本发明一实施例中，所述联轴器为弹性联轴器。

在本发明一实施例中，所述压电电机、光电编码器、力矩传感器分别经压电电机固定支架、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。

进一步的，还提供一种基于输出反馈反步控制的压电电机死区控制系统的控制方法，所述控制系统内搭载一反步自适应控制器，通过反步控制方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，并通过李亚普诺夫稳定性函数获得反馈控制参数的强健性方法，以保证系统稳定性。

在本发明一实施例中，记总集不确定项的边界为已知，|D(t)|≤ρ，ρ为一个预设正常数项，采用反馈控制对系统进行伺服控制：

记非线性系统如下：

其中，Y_i是已知的连续的线性非线性失真，d(t)表示有界外部扰动，参数a_i是未常数，控制增益b是常数，v是控制输入，u(v)表示死区非线性函数；

其中，b_r≥0,b_l≤0和m>0是常数，v是输入，u是输出；

u(t)＝mv(t)+d₁(v(t))

其中，

则d₁(v(t))是有界的；

记：