[發明專利]超聲波電機伺服控制系統控制特性測試裝置及其控制策略

有效

• 申請號: 201310244429.0
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103336523A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 傅平
• 申請（專利權）人: 閩江學院
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及一種行波型超聲波電機伺服控制系統控制特性測試裝置,確切地說,它是一種無鐵心電機的伺服控制系統控制特性測試裝置。?

背景技術

現有行波型超聲波電機伺服控制系統控制特性測試，主要是針對位置和速度的控制特性測試，對力矩的控制特性測試較少涉及。由于超聲波電機的輸出力矩非線性，使得力矩控制變得較為困難，因此電機在力矩伺服控制上也就難以獲得較好的控制特性。?

使用此超聲波電機伺服控制系統控制特性測試裝置，用直流永磁電機模擬固定和可變負載，這樣可以根據測試需要改變直流永磁無刷電機輸出力矩的大小，從而使超聲波電機的負載力矩可以預先進行計算，這樣使得力矩調整的靈活性增加，并輔以力矩傳感器，提高了伺服控制系統測試結果的準確性，因此超聲波電機可以獲得較好的伺服控制系統控制特性測試性能。?

發明內容

本發明的目的是提供一種行波型超聲波電機伺服控制系統控制特性測試裝置,能夠實現超聲波電機伺服系統的控制特性測試。?

本發明采用以下方案實現：一種行波型超聲波電機伺服控制系統控制特性測試裝置，其特征在于：包括電機驅動控制器以及設置在各自支架上的超聲波電機、直流永磁無刷電機和光電編碼器；所述的超聲波電機輸出軸和永磁電機的前端輸出軸經第一彈性聯軸器連接；所述第一彈性聯軸器上設置有一力矩傳感器；所述的直流永磁無刷電機的后端輸出軸和光電編碼器經第二彈性聯軸器連接；所述的第二彈性聯軸器上設置有磁粉制動器；所述的電機驅動控制器與所述的超聲波電機控制端、光電編碼器的輸出端以及力矩傳感器的輸出端連接。?

在本發明一實施例中，所述的電機驅動控制器包括電性連接的控制芯片和驅動電路芯片，所述的控制芯片包括用于接收所述光電編碼器輸入的A、B、Z相信號的引腳、用于接收所述力矩傳感器的輸入信號的引腳、輸出所述直流永磁無刷電機的控制信號的引腳以及用于產生驅動驅動電路芯片信號的引腳；所述驅動電?路芯片包括用于為驅動電路芯片產生半橋驅動頻率調節信號的引腳以及產生驅動半橋電路的調節信號引腳。?

本發明的另一目的是為更好的提高上述測試裝置的測試性能，提供一種行波型超聲波電機伺服控制系統的控制策略。?

本發明采用以下方案實現：一種超聲波電機伺服控制系統的控制策略，其特征在于：該控制策略應用于如權利要求1所述的測試裝置中的行波型超聲波電機伺服控制系統，該控制策略包括：?

（1）所述伺服控制系統的控制部分由神經元自適應比例積分微分控制算法組成；輸入的狀態量有3個，分別是本時刻光電編碼器信號與力矩傳感器信號給定值與實際值的誤差，本時刻信號誤差與前一時刻信號誤差的差，本時刻信號誤差與前一時刻信號誤差的微分；輸出的狀態量為調節頻率、相位差、電壓；?

（2）在神經元的學習算法中，借用最優控制中二次型性能指標的思想，實現對輸出誤差的控制；?

（3）神經元權重值修正以目標函數相應于神經元權重系數負梯度的方向進行，該神經元是一類在線自適應控制。?

在本發明一實施例中，所述的3個輸入量為x₁(k)、x₂(k)、x₃(k)；這里，x₁(k)、x₂(k)、x₃(k)分別定義為?

x₁(k)=r(k)-y(k)=e(k)?

x₂(k)=e(k)-e(k-1)?

x₃(k)=e(k)-2e(k-1)+e(k-2)?

其中e(k),e(k-1)為本時刻和上一時刻的誤差，r為系統給定值，y為系統輸出；?

神經元輸出u(k)為?