[发明专利]基于功能函数输出反馈反步控制的压电电机死区控制方法

摘要

本发明涉及一种基于功能函数输出反馈反步控制的压电电机死区控制方法，提供一基于功能函数输出反馈反步控制的压电电机死区控制系统，包括：基座和设于该基座上的压电电机；压电电机电机一侧输出轴与光电编码器相连接，另一侧输出轴与飞轮惯性负载相连接；飞轮惯性负载的输出轴经联轴器与力矩传感器相连接，光电编码器的信号输出端、力矩传感器的信号输出端以及压电电机的出入端分别与控制系统相连；控制系统搭载反步自适应控制器，该反步自适应控制器通过采用反步控制算法控制压电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。

主权项

1.一种基于功能函数输出反馈反步控制的压电电机死区控制方法，其特征在于，提供一基于功能函数输出反馈反步控制的压电电机死区控制系统，包括：一基座和设于该基座上的压电电机；所述压电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；所述控制系统搭载一反步自适应控制器，该反步自适应控制器通过采用反步控制算法控制压电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；记非线性系统为：其中，Y_i是已知的连续的线性或者非线性函数，d(t)表示有界外部扰动，参数a_i是常数，控制增益b是未知常量，v是控制输入，u(v)表示死区非线性函数，且：其中，b_r≥0,b_l≤0和m是大于0的常数，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；并令：其中，β＝bm，d(t)的影响是由于两者外部扰动和bd₁(v(t))，将d(t)记为干扰项，并将D表示其界限；则：其中，x₁＝x,…,x_n＝x^(n‑1),a＝[‑a₁,‑a₂,…,‑a_r]^T和Y＝[Y₁，Y₂，…，Y_r]^T；系数矩阵a通过系统辨识得到；反步自适应控制器功能函数为：自适应控制方式为：参数按照如下方式更新：其中，c_i,i＝1,…,n是正设计参数，γ和η是两个正设计参数，Γ是一个正定矩阵，和分别是e＝1/β、a和D的估计，δ_i(i＝1,…,n)是正设计参数，q＝round{(n‑i+2)/2}，round{x}表示x的元素到最接近的整数；参数b和m使得β＞0；期望的轨迹y_r(t)和其(n‑1)阶导数是已知和有界；闭环在环路中的所有信号都是稳定均匀的最终有界；跟踪误差x(t)‑y_r(t)在瞬态周期期间是可调的；令lim_t→∞x(t)‑y_r(t)＝0或lim_t→∞|x(t)‑y_r(t)|‑δ₁＝0，对于任意指定的边界δ₁＝0；其中，产生的闭环系统是全局稳定的；跟踪误差渐近地收敛到δ₁，即：瞬态跟踪误差性能由下式给出：其中，z_i(0)＝δ_i,i＝1,…,n。