[发明专利]基于虚拟速度内环的双闭环电锁回路控制方法

权利要求书

1.一种基于虚拟速度内环的双闭环电锁回路控制方法，其特征在于，所述控制方法基于双闭环电锁回路控制系统来实施，所述控制系统包括：位置回路控制器、速度回路控制器、电机、积分器、电位器、跟踪微分器；所述位置回路控制器、速度回路控制器、电机、积分器、电位器依次串联构成位置控制回环；所述电位器的输出端口还连接跟踪微分器的输入端口；所述跟踪微分器的输出端口连接速度回路控制器的输入端口；所述电位器、跟踪微分器、速度回路控制器、电机、积分器构成虚拟速度回环；

所述控制方法包括：

步骤S1：导引装置指定输入角位置指令，利用所输入的角位置指令和当前状态下电位器测量的框架角位置信号相减，获取位置控制偏差；

步骤S2：将位置控制偏差输入至所述位置回路控制器，经过位置回路控制器后的输出作为虚拟速度回环的一路输入；

步骤S3：将所述电位器测量的框架角位置信号经过跟踪微分器的跟踪微分运算后输出作为测量到的框架角速度信号，该测量到的框架角速度信号作为虚拟速度回环的另一路输入；

步骤S4：利用步骤S2得到的一路输入和步骤S3得到的另一路输出，将两者相减，计算得到速度控制偏差；

步骤S5：将所述速度控制偏差输入速度回路控制器，经过速度回路控制器后输出电机控制量至电机，电机转动至指定角位置；

步骤S6：电机转动角速度经过积分后为角位置信息，先通过电位器测量，然后一路反馈测量的框架角位置信号用以重复步骤S1，另一路反馈测量的框架角位置信号至跟踪微分器用以重复步骤S3。

2.如权利要求1所述的基于虚拟速度内环的双闭环电锁回路控制方法，其特征在于，所述跟踪微分器为非线性离散跟踪微分器，其所实施的跟踪微分运算方法基于下述公式(1)进行：

x1(k+1)=x1(k)+h*x2(k)x2(k+1)=x2(k)+h*fst(x1(k)-v(k),x2(k),r,h1)---(1)]]>

v(k)：电位器输出的框架角位置信号；

x₁(k)：输出经过滤波后的框架角位置信号；

x₂(k)：输出框架角速度信号；

h：积分步长，由硬件系统的处理速度决定的，一般无法调节；

fst：非线性最速性函数，用于快速估计角速度信号；其具体表达式为：

fst(x₁(k)-v(k)，x₂(k)，r，h₁)＝-r*sat(g(k)，δ)

sat(g(k),δ)=sign(g(k))|g(x)|≥δg(k)/δ|g(x)|<δ]]>

g(k)=x2(k)+sign(y(k))×8r|y(k)|+δ2-δ2|y(k)|≥δ1x2(k)+y(k)/h1|y(k)|<δ1---(2)]]>

δ＝h₁r，δ₁＝h₁δ，e(k)＝-r*sat(g(k)，δ)

y(k)＝e(k)+h₁*x₂(k)

其中，

sat：饱和函数，用于在|g(x)|≥δ和|g(x)|＜δ时选择不同的算法；

g(k)：开关函数，用于在|y(k)|≥δ₁和|y(k)|＜δ₁时选择不同的算法；

δ、δ₁、e(k)：计算过程中间变量；

r：用于决定跟踪电位器信号快慢的快速性系数；

h₁：滤波系数，用于使提取的速度信号获得很好的滤波效果。