1.一种基于改进play算子的电机伺服控制系统迟滞控制方法,其特征在于:采用的对称滞回补偿控制基于超声波电机驱动系统的动态方程:其中Ap=‑B/J,BP=J/Kt>0,CP=‑1/J;B为阻尼系数,J为转动惯量,Kt为电流因子,Tf(v)为摩擦阻力力矩,TL为负载力矩,U(t)是电机的输出力矩,θr(t)为通过光电编码器测量得到的位置信号;
假设0=t0<t1<…tN=tE为[0,tE]的一个区间,v(t)为输入信号, 为迟滞系统的输出信号;输入函数v在每一个[ti,ti+1]区间内是单调的,任何输入v(t)∈Ce[0,tE],改进的广义play算子阈值r定义为:其中ti<t≤ti+1,0≤i≤N‑1,max表示二数比较取最大,min表示二数比较取最小;γl(v‑r)和γr(v+r)为两个严格增长的包络函数,改进的广义play算子迟滞形状受两个包络函数限制;改进的广义play算子阈值的解为:γl(v‑r)=0,γr(v+r)=0,分别对应 和改进的广义play算子的边界是沿gx/v(t)轴平移的包络函数γ[v],包络函数γ[v]的形状和边界相同;
Πm[v](t)模型定义为改进广义play算子 的加权积分,即其中p0是一个正常数, 表示当r=0时改进广义play算子 p(r)是密度函数;Πm[v](t)模型对任何给定输入v(t)∈Cm[0,tE]是Lipschitz连续;R为阈值r的上限值;
基于初始负荷曲线φ和逆模型的负荷曲线 对称,得到
初始负荷曲线φ表示为:
其中,γ(r)为输入函数,根据输入数据范围选择包络函数γl(r)和γr(r)的其中一个;
θ是积分变量,积分范围是[0,r];
Πm[v](t)模型解析逆如下所示,
其中g0是正常数,g(r)是密度函数,β是包络函数, 是具有阈值q和包络函数β的改进的广义play算子;Q为阈值q的上限值;
逆模型的负荷曲线 的加载曲线为:
其衍生公式,
是 对时间的导数,同理β'(q)、β'(r‑η)是β(q)、β(r‑η)对时间的导数;η是积分变量,积分范围是[0,q],这两条加载曲线的导数代入式(6),得到,及
‑1
β[v]=γ [v] (12) Πm[v](t)模型的逆写成:是p0的逆,通过式(6)得到密度函数g(q):
2.根据权利要求1所述的基于改进play算子的电机伺服控制系统迟滞控制方法,其特征在于:将迟滞描述为N个算子之和,则Πm[v](t)模型写成,其中N是改进的广义play算子的数量,ri是第i个阈值,r满足0=r0
3.根据权利要求1所述的基于改进play算子的电机伺服控制系统迟滞控制方法,其特征在于:将迟滞描述为N个算子之和,则Πm[v](t)逆模型写成,其中N是改进的广义play算子的数量,qi是第i个阈值满足0=q0
在逆模型中需要计算的参数有g0,β[v],qi和g(qi);因此,初始加载曲线及其逆和 记为:和 加载曲线的导数为:
由式(6)得到:
从而有:
及
‑1
β[v]=γ [v] (21)
逆模型算子的阈值为:
再次使用公式(6)得,
逆模型的密度函数g(qj)为
4.一种超声波电机伺服控制系统,其特征在于,采用如权利要求1‑3其中任一所述的基于改进play算子的电机伺服控制系统迟滞控制方法进行滞回补偿控制,包括基座和设于基座上的超声波电机;所述超声波电机一侧输出轴与光电编码器相连接,另一侧输出轴与飞轮惯性负载相连接;所述飞轮惯性负载的输出轴经联轴器与力矩传感器相连接;所述光电编码器的信号输出端、所述力矩传感器的信号输出端分别接至控制系统。
5.根据权利要求4所述的超声波电机伺服控制系统,其特征在于:所述控制系统包括超声波电机驱动控制电路,所述超声波电机驱动控制电路包括控制芯片电路和驱动芯片电路,所述光电编码器的信号输出端与所述控制芯片电路的相应输入端相连接,所述控制芯片电路的输出端与所述驱动芯片电路的相应输入端相连接,以驱动所述驱动芯片电路,所述驱动芯片电路的驱动频率调节信号输出端和驱动半桥电路调节信号输出端分别与所述超声波电机的相应输入端相连接。
6.根据权利要求5所述的超声波电机伺服控制系统,其特征在于:整个控制器的系统建立在改进play算子对滞回数学模型进行处理,在减小辨识动态误差的同时也使得伺服系统滞回最小。
7.根据权利要求5所述的超声波电机伺服控制系统,其特征在于:所述控制系统的硬件电路包括超声波电机驱动控制电路,所述超声波电机驱动控制电路包括控制芯片电路和驱动芯片电路,所述光电编码器的信号输出端与所述控制芯片电路的相应输入端相连接,所述控制芯片电路的输出端与所述驱动芯片电路的相应输入端相连接,以驱动所述驱动芯片电路,所述驱动芯片电路的驱动频率调节信号输出端和驱动半桥电路调节信号输出端分别与所述超声波电机的相应输入端相连接。