[發明專利]一種適用于電動模擬加載系統的力反饋復合控制方法

有效

• 申請號: 201910879771.5
• 申請日: 2019-09-18
• 公開（公告）號: CN110543096B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 代昌華;宗長富;陳國迎
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 李榮武

1.一種適用于電動模擬加載系統的力反饋復合控制方法，主要由模糊PI加前饋控制器、摩擦補償器和凈力前饋補償器構成，其特點在于：基于力反饋的模糊PI控制器的輸出值作為補償值補償目標加載值，使之作為控制算法的主體，稱為模糊PI加前饋控制器，同時加入摩擦補償器，最后與傳感器加速度對應的凈力乘以補償系數構成凈力前饋補償器；其中，所述的摩擦補償器具體實施如下：基于Lugre摩擦模型，提出了考慮力差值和加載電機運動的、適用于帶有強位移擾動的負載加載工況的摩擦補償器其表達式如下：

當|F_f1|＜F_fmax時，

F_o2＝F_f1 (3)

當|F_f1|≥F_fmax時，

F_o2＝F_fmax·sign(F_f1) (4)

其中,F_f1為摩擦值中間變量，E為力差值，F_fmax為最大靜摩擦力，ω_thre為加載電機轉速閾值，ω_l為加載電機轉速，Sign為取符號函數，F_o2為摩擦補償器的輸出值。

2.按照權利要求1所述的適用于電動模擬加載系統的力反饋復合控制方法，其特征在于：提出的控制算法不僅適用于簡單的電動模擬加載系統，同時適用于基于電動模擬加載系統所升級的系統或者采用電動模擬加載系統所設計的其他電動模擬加載型臺架、平臺等。

3.按照權利要求1所述的適用于電動模擬加載系統的力反饋復合控制方法，其特征在于：采用的主體控制器是基于力反饋設計的。

4.按照權利要求1所述的適用于電動模擬加載系統的力反饋復合控制方法，其特征在于：采用的主體控制器具有前饋環節和反饋控制環節，前饋環節將目標加載值作為前饋值，反饋控制環節采用了模糊PI控制器，該模糊PI控制器將模糊輸出增量值作為PI控制器的輸入值，模糊PI控制器的輸出值作為補償值，其表達式如下：

其中，F_o1為模糊PI加前饋控制器的輸出值，F_target為目標值，P和i為PI控制器參數，△U為模糊控制器的輸出增量值，T為控制周期。

5.按照權利要求1所述的適用于電動模擬加載系統的力反饋復合控制方法，其特征在于：將舵機帶動傳感器或者其連接部件產生的加速度所對應的廣義力乘以補償系數作為凈力前饋補償器，其表達式如下：

F_o3＝kT_c (5)

其中，F_o3為摩擦補償器的輸出值，T_c為傳感器加速度對應的凈力，k為補償系數。

6.按照權利要求1所述的適用于電動模擬加載系統的力反饋復合控制方法，其特征在于：主體控制器通過調節模糊PI控制器參數保證加載過程的快速性、穩定性和魯棒性，摩擦補償器通過設置最大靜摩擦值、速度閾值消減摩擦對控制的不良影響，凈力前饋補償器通過調節補償參數消減由于舵機運動在傳感器上產生的多余力，其表達式為：

F_o＝F_o1+F_o2+F_o3 (6)

其中，F_o為最終控制輸出值，綜上三部分控制算法實現了電動模擬加載系統負載精確加載。