[發(fā)明專利]一種基于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的位置重復(fù)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110654788.8
• 申請(qǐng)日: 2021-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113325785B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉清泉;霍鑫;劉康志;趙輝;邢寶祥;王玘玥;吳璦菁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 黑龍江立超同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 23217
• 代理人: 楊立超

一種基于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的位置重復(fù)控制方法，用以解決實(shí)際伺服系統(tǒng)中位置域重復(fù)控制效果較差的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)包括：根據(jù)干擾信號(hào)的位置周期構(gòu)造干擾信號(hào)位置內(nèi)模；根據(jù)干擾信號(hào)位置內(nèi)模設(shè)計(jì)角速度相關(guān)時(shí)變位置濾波器；針對(duì)角速度相關(guān)時(shí)變位置濾波器，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的位置補(bǔ)償器；將干擾信號(hào)位置內(nèi)模、角速度相關(guān)時(shí)變位置濾波器和位置補(bǔ)償器相結(jié)合構(gòu)成位置重復(fù)控制器；針對(duì)諧波干擾成分，將多個(gè)位置重復(fù)控制器級(jí)聯(lián)，構(gòu)造級(jí)聯(lián)位置重復(fù)控制器。本發(fā)明解決了位置重復(fù)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、周期偏移及參數(shù)整定問(wèn)題，并能夠有效實(shí)現(xiàn)位置周期干擾的抑制，提高伺服系統(tǒng)角位置精度及角速度平穩(wěn)性。本發(fā)明可應(yīng)用于伺服系統(tǒng)中對(duì)時(shí)變周期干擾信號(hào)的抑制或跟蹤。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及伺服控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的位置重復(fù)控制方法。

背景技術(shù)

在全球制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的背景下，中國(guó)提出了“中國(guó)制造2025”的制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)戰(zhàn)略，機(jī)械產(chǎn)品的制造、發(fā)展水平將決定中國(guó)在全球制造業(yè)的地位。旋轉(zhuǎn)機(jī)械是一類主要依靠旋轉(zhuǎn)動(dòng)作完成特定功能的機(jī)械，典型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械包括燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)機(jī)、水輪機(jī)和離心機(jī)等，要求系統(tǒng)具有運(yùn)行速度范圍寬、效率/功率因數(shù)高和可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金、電力等關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要領(lǐng)域，已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的運(yùn)行裝備。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，旋轉(zhuǎn)機(jī)械日益向高速、精密和自動(dòng)化方向發(fā)展，如航空航天領(lǐng)域使用的發(fā)動(dòng)機(jī)、陀螺儀等，這些應(yīng)用對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械角位置精度及角速度平穩(wěn)性的要求也愈發(fā)提高。

在電驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械精密伺服領(lǐng)域，伺服精度及平穩(wěn)性主要受到周期性的電機(jī)力矩波動(dòng)及機(jī)械摩擦影響。這些干擾往往表現(xiàn)為角位置的周期函數(shù)呈現(xiàn)時(shí)變周期特性，會(huì)降低伺服系統(tǒng)的角位置精度，并使角速度平穩(wěn)性變差，導(dǎo)致電驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械難以滿足高精度應(yīng)用的需要。

重復(fù)控制是一種能夠跟蹤或抑制周期信號(hào)的控制方法，經(jīng)常被用于抑制連續(xù)旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)中存在的時(shí)間周期干擾。然而，其不足之處在于：(1)只能抑制固定時(shí)間周期的干擾，難以抑制時(shí)變周期干擾；(2)為保證穩(wěn)定性引入的濾波器會(huì)導(dǎo)致周期偏移問(wèn)題，使重復(fù)控制器周期對(duì)準(zhǔn)精度變差；(3)多種干擾及其諧波同時(shí)存在時(shí)，單一重復(fù)控制器難以抑制全部干擾成分。針對(duì)上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)有研究提出了位置域重復(fù)控制方法，但該方法需要位置采樣，難以應(yīng)用于實(shí)際伺服系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的位置重復(fù)控制方法，用以解決實(shí)際伺服系統(tǒng)中位置域重復(fù)控制效果較差的問(wèn)題。

一種基于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的位置重復(fù)控制方法，包括下述步驟：

步驟一、獲取干擾信號(hào)的位置周期；其中，位置周期等于伺服系統(tǒng)運(yùn)行角速度乘以干擾信號(hào)的時(shí)間周期；

步驟二、根據(jù)所述位置周期構(gòu)造干擾信號(hào)位置內(nèi)模；

步驟三、根據(jù)所述位置周期和所述干擾信號(hào)位置內(nèi)模，設(shè)計(jì)角速度相關(guān)時(shí)變位置濾波器；

步驟四、針對(duì)角速度相關(guān)時(shí)變位置濾波器，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的位置補(bǔ)償器，以補(bǔ)償角速度相關(guān)時(shí)變位置濾波器存在的周期偏移；

步驟五、將所述干擾信號(hào)位置內(nèi)模、所述角速度相關(guān)時(shí)變位置濾波器和所述位置補(bǔ)償器相結(jié)合，構(gòu)成位置重復(fù)控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)單一位置周期干擾信號(hào)的抑制。

進(jìn)一步地，步驟二的具體過(guò)程包括：構(gòu)造動(dòng)態(tài)延遲時(shí)間T_ddj，所述動(dòng)態(tài)延遲時(shí)間覆蓋干擾信號(hào)的一個(gè)位置周期，其對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)延遲環(huán)節(jié)為以反饋控制器輸出信號(hào)為輸入信號(hào)，以動(dòng)態(tài)延遲環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)為反饋信號(hào)，構(gòu)造正反饋環(huán)節(jié)，得到干擾信號(hào)位置內(nèi)模為：

式中，T_ddj表示動(dòng)態(tài)延遲時(shí)間；s為拉普拉斯算子。

進(jìn)一步地，步驟三的具體過(guò)程包括：

步驟三一、根據(jù)所述位置周期對(duì)應(yīng)的位置頻率確定角速度相關(guān)時(shí)變位置濾波器的帶寬；根據(jù)帶寬獲得轉(zhuǎn)折頻率參數(shù)w_cj；