[發(fā)明專利]一種基于抗擾控制的自適應(yīng)雙電機(jī)消隙控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110084266.9
• 申請(qǐng)日: 2021-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN112910322B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳龍淼;孫樂;鄒權(quán);佟明昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P6/04
• 分類號(hào): H02P6/04;H02P6/10;H02P21/00;H02P21/05;H02P21/13;H02P21/22;H02P23/00;H02P23/04;H02P23/12;H02P25/022
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 岑丹

本發(fā)明公開了一種基于抗擾控制的自適應(yīng)雙電機(jī)消隙控制方法，在雙電機(jī)伺服全閉環(huán)位置控制中，利用雙電機(jī)消隙方法動(dòng)態(tài)消除到位誤差與抖動(dòng)。新型自適應(yīng)消隙控制利用負(fù)載位置進(jìn)入位置誤差帶以后的實(shí)測(cè)齒隙動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)消隙電流I_anti?lash；另一方面，針對(duì)消隙控制產(chǎn)生的附加扭轉(zhuǎn)力矩負(fù)載擾動(dòng)，利用消隙電流與實(shí)測(cè)齒隙加快擴(kuò)展觀測(cè)器收斂，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)模型預(yù)測(cè)控制器輸出，從而快速調(diào)節(jié)負(fù)載到位瞬態(tài)過程，抑制傳動(dòng)間隙造成的到位振蕩現(xiàn)象。基于抗擾控制的自適應(yīng)雙電機(jī)消隙控制方法，能夠抑制傳動(dòng)間隙造成的到位振蕩現(xiàn)象，同時(shí)，由于消隙電流由到位誤差動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)載到位時(shí)，自適應(yīng)降低消隙電流，避免扭轉(zhuǎn)力矩長(zhǎng)時(shí)間作用導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)不可恢復(fù)形變。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雙電機(jī)消隙控制技術(shù)，具體為一種基于抗擾控制的自適應(yīng)雙電機(jī)消隙控制方法。

背景技術(shù)

由永磁電機(jī)與減速器等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的電動(dòng)伺服系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)伺服和軍工產(chǎn)品。由于減速器等機(jī)構(gòu)存在傳動(dòng)間隙，負(fù)載端位置反饋與電機(jī)軸位置存在死區(qū)，在死區(qū)范圍內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)矩?zé)o法有效傳遞到負(fù)載側(cè)，這一方面會(huì)降低傳動(dòng)效率，更重要的是會(huì)導(dǎo)致伺服控制到位誤差增大，甚至在伺服到位后產(chǎn)生抖動(dòng)、搖晃等低品質(zhì)表現(xiàn)，因此消隙控制具有重要意義。

當(dāng)前科研人員研究的消隙方法可分為兩類：1、基于單電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制方法，通過內(nèi)模控制、滑模控制等控制方法與模型觀測(cè)器相結(jié)合補(bǔ)償由于氣隙造成的到位誤差和擾動(dòng)。2、基于雙電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制方法，通過制造兩臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)過程中的不平衡轉(zhuǎn)矩主動(dòng)消除傳動(dòng)間隙。其中，單電機(jī)控制方法需要大量包括控制器參數(shù)、模型參數(shù)等需要整定和測(cè)量的參數(shù)支持，實(shí)際使用中非常不便，且在變參數(shù)、變環(huán)境狀態(tài)下的抗擾能力差。雙電機(jī)方法可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)消隙，然而，不平衡消隙會(huì)造成系統(tǒng)形變，一方面，消隙產(chǎn)生的變形扭轉(zhuǎn)力矩會(huì)造成額外負(fù)載，影響負(fù)載運(yùn)動(dòng)速度，另一方面，傳動(dòng)系統(tǒng)長(zhǎng)期處于高度變形狀態(tài)會(huì)加速疲勞、老化，進(jìn)而影響壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種基于抗擾控制的自適應(yīng)雙電機(jī)消隙控制方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：一種基于抗擾控制的自適應(yīng)雙電機(jī)消隙控制方法，包括如下步驟：

步驟1，通過位移指令與編碼器測(cè)量所得負(fù)載位移反饋計(jì)算得位移誤差，位移誤差經(jīng)過比例環(huán)節(jié)生成電機(jī)速度環(huán)參考轉(zhuǎn)速；

步驟2，根據(jù)速度環(huán)速度反饋與參考轉(zhuǎn)速計(jì)算規(guī)劃未來N個(gè)采樣周期參考轉(zhuǎn)速軌跡，通過模型預(yù)測(cè)算法預(yù)測(cè)未來N個(gè)采樣周期的轉(zhuǎn)速預(yù)測(cè)值，并建立基于規(guī)劃轉(zhuǎn)速與預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)速差值的損失函數(shù)，通過搜索損失函數(shù)極值計(jì)算電流參考值；

步驟3，將參考電流與雙電機(jī)轉(zhuǎn)速作為擴(kuò)展觀測(cè)器輸入，通過擴(kuò)展觀測(cè)器估計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)，并與電流參考值融合，輸出參考電流；

步驟4，根據(jù)實(shí)測(cè)雙電機(jī)傳動(dòng)間隙計(jì)算消隙電流，融合參考電與消隙電流，得到雙電機(jī)參考電流；

步驟5，永磁同步電機(jī)電流控制器分別按照參考電流控制永磁電機(jī)1與永磁電機(jī)2電流，分別做i_d＝0控制，并把實(shí)測(cè)q軸電流反饋至模型預(yù)測(cè)控制器。

優(yōu)選地，步驟2中未來N個(gè)采樣周期參考轉(zhuǎn)速軌跡ω_ref(1)...ω_ref(N)計(jì)算方法為：

ω_ref(i)＝ω_ref^*(0)-α_rⁱ[ω_ref^*(0)-ω(0)],i＝1,2...N

其中，ω_ref^*(0)為當(dāng)前時(shí)刻電機(jī)速度環(huán)轉(zhuǎn)速指令，T_s是轉(zhuǎn)速環(huán)采樣時(shí)間，T_r是速度環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間,ω(0)是初始時(shí)刻ω_m1與ω_m2的平均值。