【技術實現步驟摘要】
本申請涉及電機控制，具體涉及一種直線伺服系統的迭代前饋整定算法。
技術介紹
1、直線伺服系統在現代工業中有著廣泛的應用，如自動化生產線、數控機床等領域。在這些應用中，電機的精確位置控制至關重要，而電機位移跟蹤誤差的存在會嚴重影響系統的性能和產品質量。前饋控制方法能夠有效地補償伺服系統的動態跟蹤誤差，廣泛應用于跟蹤性能要求嚴格的運動場景中。前饋控制器系數的整定質量直接影響前饋控制的補償效果，即影響直線伺服系統的動態跟蹤誤差。
2、迭代前饋整定(ifft)包括確定性前饋控制器結構(基函數向量)的構建和前饋控制器系數的迭代更新率的設計兩部分。現有技術中，提高迭代前饋整定(ifft)的效率和精準度的方法都是從迭代更新率的設計角度，通過復雜的迭代更新率提高迭代前饋整定(ifft)的效率和精準度。復雜的迭代算法占據更大的內存，且擴展應用較差。
技術實現思路
1、鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，本申請旨在提供一種直線伺服系統的迭代前饋整定算法，以下步驟：
2、構建前饋控制器結構，所述前饋控制器結構包括速度基函數向量、加速度基函數向量和非線性摩擦基函數向量；其中，每個基函數向量具有對應的前饋增益系數；
3、設置反饋控制器的各反饋增益系數；所述反饋增益系數包括比例增益系數、積分增益系數、微分增益系數；
4、獲取參考軌跡參數，以選取所述反饋控制器的增益系數變化時刻，進而預設所述反饋控制器的積分增益變化函數；所述參考軌跡參數至少包括電機參考速度；所述積分增
5、在所述積分增益變化函數對應的變增益反饋控制器作用下控制電機運行，并實時獲取電機位移跟蹤誤差；
6、將實時獲取的所述電機位移跟蹤誤差線性投影至所述前饋控制器結構的各基函數向量張成的子空間內，得到速度誤差分量、加速度誤差分量、非線性誤差分量；
7、根據所述速度誤差分量、所述加速度誤差分量、所述非線性誤差分量，使用最小二乘法更新各所述前饋增益系數，直至所述電機位移跟蹤誤差趨于零。
8、根據本申請實施例提供的技術方案，所述構建前饋控制器結構，具體包括以下步驟：
9、獲取直線伺服系統中影響電機位移跟蹤誤差的多個影響參數；所述影響參數至少包括與電機運行速度關聯的第一影響參數、與電機運行加速度關聯的第二影響參數、以及與直線伺服系統中機械部件間非線性摩擦關聯的第三影響參數；
10、依據所述第一影響參數構建得到所述速度基函數向量，依據所述第二影響參數構建得到所述加速度基函數向量，依據所述第三影響參數構建得到所述非線性摩擦基函數向量；
11、將所述速度基函數向量、所述加速度基函數向量和所述非線性摩擦基函數向量進行組合，得到前饋控制器結構。
12、根據本申請實施例提供的技術方案，所述設置反饋控制器的各反饋增益系數，具體包括以下步驟：
13、根據routh判據，得到所述積分增益系數為零時直線伺服系統的第一穩定性條件，以及所述積分增益系數不為零時直線伺服系統的第二穩定性條件；
14、按照所述第一穩定性條件以及所述第二穩定性條件，設置所述反饋控制器的各所述反饋增益系數。
15、根據本申請實施例提供的技術方案，所述獲取參考軌跡參數，以選取所述反饋控制器的增益系數變化時刻，進而預設所述反饋控制器的積分增益變化函數，具體包括以下步驟：
16、根據所述參考軌跡參數，選取臨界速度；
17、將電機的運行速度大于或等于所述臨界速度時的所述積分增益系數設為0，所述反饋控制器的直流增益調整為有限值，將電機的運行速度小于所述臨界速度時的所述積分增益系數設時的所述積分增益系數限定為第一數值，所述反饋控制器的直流增益調整為無窮大，進而得到積分增益變化函數。
18、根據本申請實施例提供的技術方案，所述積分增益變化函數為
19、
20、其中，sech(x)＝2/(eαx+e-αx)，ki為積分增益系數，α為決定ki的變化速率的參數，t1為直線伺服系統運行開始的指令時間。t5為下一次運行開始的指令時間。t2(vr＝ε)和t3(vr＝ε)為所述增益系數變化時刻，γ為所述第一數值，ε為所述臨界速度。
21、根據本申請實施例提供的技術方案，所述將實時獲取的所述電機位移跟蹤誤差線性投影至所述前饋控制器結構的各基函數向量張成的子空間內，得到速度誤差分量、加速度誤差分量、非線性誤差分量，具體包括以下步驟：
22、控制電機按照參考軌跡運行，在變增益反饋控制器作用下，當所述臨界速度小于或等于第一預設閾值時，得到所述電機位移跟蹤誤差的表達式，所述電機位移跟蹤誤差的表達式為
23、其中，k＝[kv,,ka,kf]為前饋增益系數矩陣，kv為所述速度基函數向量對應的前饋增益系數、ka為所述加速度基函數向量對應的前饋增益系數、kf為所述非線性摩擦基函數向量對應的前饋增益系數，m＝[kd+b,m,c]t為系統模型參數矩陣，b、c分別為電機所受摩擦力的粘滯阻尼系數、庫倫摩擦系數，m為電機和負載總質量，kd為微分增益系數，為各基函數，包括速度基函數向量、加速度基函數向量和非線性摩擦基函數向量，kp為比例增益系數；
24、所述電機位移跟蹤誤差被基函數線性表示，以使所述速度前饋增益系數、所述加速度前饋增益系數、所述非線性摩擦前饋增益系數線性解耦，能夠得到電機位移跟蹤誤差中的速度誤差分量、加速度誤差分量、非線性誤差分量。
25、根據本申請實施例提供的技術方案，所述將所述電機位移跟蹤誤差線性投影至所述前饋控制器結構的各基函數向量張成的子空間內，得到速度誤差分量、加速度誤差分量、非線性誤差分量，具體包括以下步驟：
26、將所述電機位移跟蹤誤差線性投影至所述前饋控制器結構的各基函數向量張成的子空間內，將所述電機位移跟蹤誤差在所述速度基函數向量上的投影作為所述速度誤差分量，將所述電機位移跟蹤誤差在所述加速度基函數向量上的投影作為所述加速度誤差分量，將所述電機位移跟蹤誤差在所述非線性摩擦基函數向量上的投影作為所述非線性誤差分量。
27、根據本申請實施例提供的技術方案，根據所述速度誤差分量、所述加速度誤差分量、所述非線性誤差分量，使用最小二乘法更新各所述前饋增益系數，直至所述電機位移跟蹤誤差趨于零，具體包括以下步驟：
28、獲取第j次電機運行下的所述電機位移跟蹤誤差ej，所述電機位移跟蹤誤差ej對應的各所述前饋增益系數組成的前饋增益矩陣為kj；
29、將所述電機位移跟蹤誤差ej作為迭代前饋整定算法的輸入，并在所述積分增益變化函數對應的變增益反饋控制器作用下控制電機運行，基于最小二乘法的前饋增益系數迭代更新率，得到第j+1次電機運行下的前饋增益矩陣kj+1；
30、迭代執行以上步驟，直到所述電機位移跟蹤誤差ej趨于零。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種直線伺服系統的迭代前饋整定算法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的直線伺服系統的迭代前饋整定算法，其特征在于：所述構建前饋控制器結構，具體包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的直線伺服系統的迭代前饋整定算法，其特征在于：所述設置反饋控制器的各反饋增益系數，具體包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的直線伺服系統的迭代前饋整定算法，其特征在于：所述獲取參考軌跡參數，以選取所述反饋控制器的增益系數變化時刻，進而預設所述反饋控制器的積分增益變化函數，具體包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的直線伺服系統的迭代前饋整定算法，其特征在于：所述積分增益變化函數為
6.根據權利要求3所述的直線伺服系統的迭代前饋整定算法，其特征在于：將實時獲取的所述電機位移跟蹤誤差線性投影至所述前饋控制器結構的各基函數向量張成的子空間內，得到速度誤差分量、加速度誤差分量、非線性誤差分量，具體包括以下步驟：
7.根據權利要求1所述的直線伺服系統的迭代前饋整定算法，其特征在于：所述將所述電機位移跟蹤誤差線性投影至所
8.根據權利要求1所述的直線伺服系統的迭代前饋整定算法，其特征在于：根據所述速度誤差分量、所述加速度誤差分量、所述非線性誤差分量，使用最小二乘法更新各所述前饋增益系數，直至所述電機位移跟蹤誤差趨于零，具體包括以下步驟：
9.根據權利要求1所述的直線伺服系統的迭代前饋整定算法，其特征在于：所述電機位移跟蹤誤差與參考軌跡和非線性摩擦力相關。
...【技術特征摘要】
1.一種直線伺服系統的迭代前饋整定算法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的直線伺服系統的迭代前饋整定算法，其特征在于：所述構建前饋控制器結構，具體包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的直線伺服系統的迭代前饋整定算法，其特征在于：所述設置反饋控制器的各反饋增益系數，具體包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的直線伺服系統的迭代前饋整定算法，其特征在于：所述獲取參考軌跡參數，以選取所述反饋控制器的增益系數變化時刻，進而預設所述反饋控制器的積分增益變化函數，具體包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的直線伺服系統的迭代前饋整定算法，其特征在于：所述積分增益變化函數為
6.根據權利要求3所述的直線伺服系統的迭代前饋整定算法，其特征在于：將實時獲取的所述電機...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李珊瑚，付佳倩，陶友瑞，胡俊宇，
申請(專利權)人：河北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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