[发明专利]单轴气浮台高精度跟踪控制的干扰力矩测定方法和系统

摘要

本发明公开一种单轴气浮台高精度跟踪控制的干扰力矩测定方法，包含：选定气浮台机动过程的位置特征点；气浮台靠近第一个选定特征点建立初始状态；气浮台采用PD控制方法机动至所有选定位置特征点，记录干扰力矩和气浮台角度；根据选定的位置特征点处于平衡时的干扰力矩和气浮台角度，使用最小二乘算法得到干扰力矩幅值与气浮台平衡位置角度，确定气浮台机动过程中各位置处的干扰力矩。本发明为控制力矩前馈补偿提供了依据，降低了地面环境干扰对控制精度的影响，所选取位置点的干扰力矩测量只需进行相应次数的机动便可得到测量信息，通过最小二乘算法即可得到较为精确的干扰力矩模型。

主权项

1.一种单轴气浮台高精度跟踪控制的干扰力矩测定方法，其特征在于，该方法包含：S1、选定气浮台机动过程的位置特征点；S2、气浮台靠近第一个选定特征点稳定，建立初始状态；S3、气浮台采用PD控制方法和角度误差限幅机动至所有选定的位置特征点，记录气浮台位于所有选定的位置特征点处于平衡时的干扰力矩和气浮台角度；S4、根据选定的位置特征点处于平衡时的干扰力矩和气浮台角度，使用最小二乘算法得到干扰力矩幅值与气浮台平衡位置角度，确定气浮台机动过程中各位置处的干扰力矩；所述S3包含：S3.1、使用PD控制方法和角度误差限幅控制气浮台进行机动，将气浮台机动至选定的特征位置点k处，稳态控制时T_c(k)+T_d＝0，由此可得到平衡点处的干扰力矩T_d，并记录气浮台角度所使用的控制律如式(1)其中，T_c为控制力矩，K_p为比例系数；K_d为微分系数，为角度误差限幅值，Δω_max为机动中允许的最大角速度差值，Δω为角速度差值，为气浮台角度变化值；S3.2、判断是否完成所有选定位置特征点处于平衡时的干扰力矩和气浮台角度的测量，若否则跳转到S3.1，若是则所有选定位置特征点的干扰力矩测量完成；所述S4包含：S4.1、以正弦函数形式描述干扰力矩；设气浮台干扰力矩形式为：将其展开可得式(2)：S4.2、将所测得所有选定特征位置点的气浮台角度信息与干扰力矩大小带入式(2)联立等式，写成矩阵形式(3)：S4.3、通过参数变换得到线性方程形式表达式，令可得ΦX＝Y；S4.4、使用最小二乘算法得到干扰力矩幅值与气浮台平衡位置角度，从而确定机动过程中各位置处的干扰力矩；使用最小二乘公式可得式(4)X＝(ΦTΦ)‑1ΦTY    (4)式(4)中(ΦTΦ)‑1ΦT即为Φ的伪逆，由奇异值分解法求得，从而可算出干扰力矩函数幅值与平衡点相位如式(5)：得到干扰力矩模型如式(6)：