[發明專利]一種洛倫茲慣性穩定平臺摩擦辨識與補償控制方法

在審

• 申請號: 202010550809.7
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111580539A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 劉強;劉志國;李衡;王琪瑞
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

本發明公開了一種洛倫茲慣性穩定平臺摩擦辨識與補償控制方法。針對洛倫茲慣性穩定平臺工作時軸承與定子之間存在非線性摩擦力，建立平臺偏轉下靜態和動態摩擦特性的LuGre摩擦模型。通過勻速偏轉實驗測量Stribeck曲線，采用基于最小二乘法的線性回歸方程進行數據擬合，辨識模型的靜態參數；基于靜態參數中的粘性摩擦系數，采用微觀鬃毛形變思想，將預滑動現象等效成二階阻尼振蕩運動，并通過測量系統階躍響應解算動態參數。根據已辨識的靜態和動態參數，采用反步法遞推思想構造Lyapunov函數，完成非線性反饋補償控制器設計，解決非線性摩擦力矩對動子偏轉的干擾問題。本發明屬于慣性穩定平臺控制領域，適用于平臺非線性摩擦力矩的辨識和補償控制。

技術領域

本發明涉及一種慣性穩定平臺控制技術，尤其涉及一種洛倫茲慣性穩定平臺摩擦辨識與補償控制方法。

背景技術

戰車、艦船、飛行器在行駛中難免發生姿態晃動，造成攻擊不準、通訊不暢、拍照不清的問題?，F有減搖裝置分為整體式和局部式兩類：整體式減搖裝置體積質量大，穩定精度欠佳，難以滿足武器穩瞄、艦載通訊、無人機偵察等領域的高精度需求；局部式減搖裝置具有控制帶寬高，穩定精度好，安裝拆卸方便等優點，適合對局部載荷做高精度姿態補償。現有局部式減搖主要包括伺服平臺、stewart平臺和磁懸浮平臺，伺服平臺和stewart平臺主要通過機械軸承進行承重與傳動，控制帶寬與穩定精度受到限制；傳統磁懸浮平臺采用磁軸承技術，控制帶寬和穩定精度有所提高，但其采用的磁阻力磁軸承存在電磁力與控制電流非線性的缺陷。

中國申請專利202010295514.X一種內動子洛倫茲慣性穩定平臺和202010295521.X一種洛倫茲慣性穩定平臺提出了采用球面洛倫茲力磁軸承的方案，解決了磁阻力磁軸承電磁力的非線性問題，進一步提高了平臺控制精度，能夠實現平臺的大角度偏轉和快速響應。

洛倫茲慣性穩定平臺通過改變磁軸承的繞組電流輸出電磁力，驅動動子徑向偏轉，實現姿態補償。平臺內部采用滾珠軸承結構，一定程度的降低了軸承內動子骨架與定子支撐體之間的摩擦，但仍存在明顯的滾動摩擦和靜摩擦力。且由于平臺工作特性，動子徑向轉速經常過零，摩擦力干擾的存在嚴重影響平臺啟動和低速機動時的穩定精度。

發明內容

本發明的目的是針對洛倫茲慣性穩定平臺球面滾珠軸承存在的固有摩擦，提供一種洛倫茲慣性穩定平臺摩擦辨識與補償控制方法，減小摩擦對平臺穩定精度的干擾。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明的洛倫茲慣性穩定平臺摩擦辨識與補償控制方法，針對洛倫茲慣性穩定平臺工作時軸承與定子之間存在非線性摩擦力，建立平臺偏轉下靜態和動態摩擦特性的LuGre摩擦模型；

通過勻速偏轉實驗測量Stribeck曲線，采用基于最小二乘法的線性回歸方程進行數據擬合，辨識模型的靜態參數；

基于靜態參數中的粘性摩擦系數，采用微觀鬃毛形變思想，將預滑動現象等效成二階阻尼振蕩運動，并通過測量系統階躍響應解算動態參數；

根據已辨識的靜態和動態參數，采用反步法遞推思想構造Lyapunov函數，完成非線性反饋補償控制器設計，解決非線性摩擦力矩對動子偏轉的干擾問題。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的洛倫茲慣性穩定平臺摩擦辨識與補償控制方法，建立洛倫茲慣性穩定平臺偏轉狀態下靜態和動態摩擦特性的摩擦模型，通過辨識摩擦參數得到平臺的摩擦力矩，并對非線性摩擦力矩進行補償控制，提高了平臺穩定精度，適用于球面動子結構的洛倫茲慣性穩定平臺非線性摩擦系數辨識與補償控制。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的洛倫茲慣性穩定平臺摩擦辨識與補償控制方法的流程示意圖；

圖2為本發明實施例靜態參數辨識的擬合曲線示例圖；