[发明专利]一种超声波电机伺服控制系统轮廓控制方法

说明书

本发明涉及一种超声波电机伺服控制系统轮廓控制方法，提供一超声波电机伺服控制系统，包括基座和设于基座上的超声波电机，所述超声波电机一侧输出轴与光电编码器相连接，超声波电机另一侧输出轴与飞轮惯性负载相连接，所述飞轮惯性负载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、力矩传感器的信号输出端分别接至控制系统；该方法建立在位置和速度信息模型基础上，在只有位置信息的情况下同时也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。

技术领域

本发明涉及涉及电机控制器领域,具体涉及一种超声波电机伺服控制系统轮廓控制方法。

背景技术

现有的超声波电机伺服控制系统，由于轴只配备了线性或角位置编码器，它导致了只有系统的位置信息可用。然而，当系统以低速运行时其产生的速度信号往往非常嘈杂。在低速运行时，噪声很容易控制测量信号。为了避免这种情况的发生，控制系统的实践必须解决状态信息的不足，控制器的操作只能依赖于位置信息。在此部分，提出了一种基于滑动摩擦模型的输出反馈轮廓控制器设计方法。通过将状态观测器设计纳入控制方案中，整个方法可以只利用位置信息完成轮廓控制器设计，也避免了许多输出反馈设计实例中出现的设计约束。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超声波电机伺服控制系统轮廓控制方法，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。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超声波电机伺服控制系统轮廓控制方法，提供一超声波电机伺服控制系统，包括基座和设于基座上的超声波电机，所述超声波电机一侧输出轴与光电编码器相连接，超声波电机另一侧输出轴与飞轮惯性负载相连接，所述飞轮惯性负载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、力矩传感器的信号输出端分别接至控制系统；该方法建立在位置和速度信息模型基础上，在只有位置信息的情况下同时也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。

进一步的，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。

进一步的，该方法具体实现为：

超声波电机驱动系统的动态方程可以写为：

其中A_p＝-B/J,B_P＝J/K_t＞0,C_P＝-1/J；B为阻尼系数，J为转动惯量，K_t为电流因子，T_f(v)为摩擦阻力力矩，T_L为负载力矩，U(t)是电机的输出力矩，θ_r(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；

考虑一个由x轴和y轴表示的二维坐标，在轮廓误差模型的基础上，将轮廓误差ε_c定义为法线方向，记为

ε_c＝-sinφ·e_x+cosφ·e_y (1)

相应的就具有切线方向分量，记为

ε_t＝cosφ·e_x+sinφ·e_y (2)

其中，e_x和e_y表示x轴和y轴的轴向跟踪误差；