[發(fā)明專利]基于LuGre模型的伺服控制系統(tǒng)的參數(shù)辨識(shí)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111210429.X
• 申請(qǐng)日: 2021-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN113890446A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱敏;高思煜;高強(qiáng);盧禮華;王荔;劉傲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/14
• 分類號(hào): H02P21/14
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 時(shí)起磊

1.基于LuGre模型的伺服控制系統(tǒng)的參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于所述方法的具體過程為：

步驟一、獲得只含摩擦負(fù)載的伺服系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述；

步驟二、定義伺服系統(tǒng)狀態(tài)誤差并將伺服系統(tǒng)狀態(tài)誤差隨時(shí)間收斂到0；

步驟三、利用步驟一獲得的只含摩擦負(fù)載的伺服系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述和步驟二獲得的系統(tǒng)狀態(tài)誤差獲得伺服系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述；

步驟四、根據(jù)步驟三獲得的伺服系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述確定伺服系統(tǒng)中的控制量；

步驟五、利用步驟四獲得的伺服系統(tǒng)中的控制量根據(jù)勞斯判據(jù)獲得伺服系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)參數(shù)的取值范圍；

步驟六、根據(jù)步驟五獲得的伺服系統(tǒng)參數(shù)的取值范圍對(duì)伺服系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，獲得動(dòng)態(tài)參數(shù)辨識(shí)結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LuGre模型的伺服控制系統(tǒng)的參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于：所述步驟一中獲得只含摩擦負(fù)載的伺服系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述，包括以下步驟：

步驟一一、建立LuGre模型：

其中，ω是電機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)于定子的相對(duì)速度，z是剛毛形變量，σ₀是剛度系數(shù)，g(ω)是穩(wěn)態(tài)時(shí)的摩擦力與速度的函數(shù)，t是時(shí)間，σ₁是阻尼系數(shù)，F(xiàn)是伺服系統(tǒng)摩擦力，σ₂是粘滯摩擦系數(shù)；

步驟一二、利用步驟一一建立的LuGre模型獲得只含摩擦負(fù)載的伺服系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LuGre模型的伺服控制系統(tǒng)的參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于：

其中，ω_S是Stribeck速度，e是伺服系統(tǒng)狀態(tài)誤差。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于LuGre模型的伺服控制系統(tǒng)的參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于：所述步驟一二中的只含摩擦負(fù)載的伺服系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述為：

將公式(1)代入(2)即為只含摩擦力負(fù)載的伺服系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述：

其中，θ是電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，J是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，u是控制轉(zhuǎn)矩。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于LuGre模型的伺服控制系統(tǒng)的參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于：所述步驟二中定義伺服系統(tǒng)狀態(tài)誤差為：

其中，θ_r是轉(zhuǎn)子的參考位置；z是剛毛形變量，是剛毛形變估計(jì)值；ω^*是速度環(huán)給定速度為中間變量，轉(zhuǎn)子的參考位置是控制系統(tǒng)的給定量。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于LuGre模型的伺服控制系統(tǒng)的參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于：所述步驟二中將伺服系統(tǒng)狀態(tài)誤差隨時(shí)間收斂到0，如下式：

其中，為誤差矩陣，誤差矩陣中的元素為伺服系統(tǒng)誤差。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于LuGre模型的伺服控制系統(tǒng)的參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于：所述步驟三中利用步驟一獲得的只含摩擦負(fù)載的伺服系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述和步驟二獲得的系統(tǒng)狀態(tài)誤差獲得伺服系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述，包括以下步驟：

將公式(4)、公式(5)代入公式(3)獲得伺服系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述：

其中，是中間變量，是θ_r對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，是ω^*對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于LuGre模型的伺服控制系統(tǒng)的參數(shù)辨識(shí)方法，其特征在于：所述步驟四中根據(jù)步驟三獲得的伺服系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述確定伺服系統(tǒng)中的控制量，包括以下步驟：

步驟四一、使公式(6)兩邊z的系數(shù)相等，得到以下公式：

c₁₃＝0

步驟四二、消除公式(6)控制量中速度的微分項(xiàng)，則有c₁₂＝1；

步驟四三、利用步驟四一和步驟四二獲得的參數(shù)獲得伺服系統(tǒng)的控制變量：

其中，u為伺服系統(tǒng)真實(shí)的控制力矩，ω^*、是中間變量，是θ_r對(duì)時(shí)間的二次求導(dǎo)。