[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 |
| 地址： | 130012 吉*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
| 權利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 適用于 電動 模擬 加載 系統 反饋 復合 控制 方法 | ||
本發明提出了一種適用于電動模擬加載系統的力反饋復合控制方法，旨在提高電動模擬加載系統負載精確加載控制過程的快速性、穩定性的同時，降低摩擦對非線性系統的加載精度影響，以及消減電動模擬加載系統由于舵機運動在傳感器上產生的多余力對加載精度的影響提高整體控制精度。本發明提出的基于加載力反饋控制方法由三部分組成，分別是模糊PI加前饋控制器、摩擦補償器和凈力前饋補償器。該控制方法具有較強的魯棒性、快速性和精確性，并且適合工程實際應用，具有優異的普適性。
技術領域
本發明屬電機控制領域，具體涉及一種電動模擬加載系統負載加載的控制方法。
背景技術
在電動模擬加載系統中，負載電機需要負載精確加載的要求。但是電動模擬加載系統在工程實踐中是典型的非線性系統，具有強烈的非線性干擾因素，特別是系統摩擦的影響。除此以外，由于舵機運動在傳感器上產生多余力強烈地影響了負載精確加載的要求。于是如何消除摩擦和多余力對負載精確加載成了電動模擬加載系統控制過程的核心問題。但是在系統中增加彈簧或者其他硬件設施，存在設計、安裝不便和改善效果有限的不足。
發明內容
為解決上述問題，本文設計了一種適用于電動模擬加載系統負載精確加載的力反饋復合控制方法，旨在克服電動模擬加載系統的摩擦非線性和多余力的影響，同時提高電動模擬加載系統負載加載精度。
本發明的技術方案結合附圖說明如下：
一種適用于電動模擬加載系統負載精確加載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三部分構成，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，同時限值后的力差值的負數加上限值后的兩倍的線性速度增益值經過限值成為摩擦補償器，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。
所述的主體控制器基于力反饋設計的，該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，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。
所述的摩擦補償器考慮了力差值和加載電機運動兩方面的因素而設計成的，滿足Lugre摩擦模型基本要求，可以設置最大靜摩擦值、速度閾值消減摩擦對控制的不良影響。
所述的凈力前饋補償器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補償值，可以調節補償系數以適應不同系統對消減由于舵機運動在傳感器上產生的多余力的要求。
附圖說明
圖1為本發明所提供復合控制方法結構示意圖。
圖2為本發明所提供電動模擬加載系統結構示意圖。
圖3為本發明所提供摩擦補償器特性示意圖。
圖中：1為加載電機，2、4為連接桿，3為傳感器，5為舵機，6、8為電機伺服控制器，7為控制臺，Ftarget為目標值，Fsensor為傳感器反饋值，E為力差值，EC為力差值的變化率，△U為模糊控制器的輸出增量值，U為模糊PI控制器的輸出值，ωl為加載電機轉速，±Ffmax為最大靜摩擦力，±ωthre為加載電機轉速閾值，Tc為傳感器加速度對應的凈力，k為補償系數，Fo1為模糊PI加前饋控制器的輸出值，Fo2為摩擦補償器的輸出值，Fo3為摩擦補償器的輸出值，Fo為復合控制方法的輸出值。
具體實施方式
下面結合附圖所述實施進一步說明本發明的具體內容及其具體實施方式:
該專利技術資料僅供研究查看技術是否侵權等信息，商用須獲得專利權人授權。該專利全部權利屬于吉林大學，未經吉林大學許可，擅自商用是侵權行為。如果您想購買此專利、獲得商業授權和技術合作，請聯系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201910879771.5/2.html，轉載請聲明來源鉆瓜專利網。
