[发明专利]反射型激光清除异物装置的转台位置多模态伺服控制方法

权利要求书

1.反射型激光清除异物装置的转台位置多模态PID控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、设置系统运动模态以及各模态对应的控制律，构建基于参数辨识的多模态PID控制器；

步骤2、采用RLS惯量辨识算法获取转台的转动惯量；

步骤3、根据跟踪误差、误差变化量、转动惯量切换控制律，实现转台位置的多模态控制；

步骤1中，根据跟踪误差的变化情况将系统划分为6个模态，根据转动惯量的变化情况将系统划分为2个模态，总共对应8种控制律，具体如表1和表2所示，系统工作时会处于表1和表2的模态；

表1基于跟踪误差的变化情况的系统运动模态划分表

表中，e₀e₁e₂e₃和v_eo为系统模态切换的阈值，e(k)为跟踪误差，为误差的微分，K_p0,K_p1,K_p2,K_p3,K_p4,K_d0,K_d1,K_i0,K_i1,K_i2为PID控制器的参数，U₀为根据系统参数确定的提供最大加速度所需要的控制量；

表2基于转动惯量变化情况的系统运动模态划分表

表中，g₀(k)表示电机系统的转动惯量；

步骤3中，进行转台位置多模态控制的具体方法为：

步骤3.1、根据跟踪误差及误差变化量从表1中匹配模态，选择对应的控制律；

步骤3.2、根据辨识转动惯量参数从表2匹配模态，根据对应方法调整控制律，从而实现转台位置的多模态控制。

2.根据权利要求1所述的转台位置多模态PID控制方法，其特征在于，步骤2中，获取转台转动惯量的具体方法为：

步骤2.1、根据最小二乘原理，惯量辨识的最小二乘估计公式为：

其中，为要辨识的参数向量，K(k)为卡尔曼增益向量，x(k)为输出向量，φ(k-1)^T＝[x(k-1)x(k-2)u(k-1)]为测量到的数据向量，f为遗忘因子，取值范围为0.95～1，P(k)为协方差矩阵；

步骤2.2、建立频域下的永磁同步电机的运动方程，将其转换到离散域；

步骤2.3、根据惯量辨识公式和离散域的电机运动方程，递推最优参数向量进而反解出电机系统的转动惯量g₀(k)。

3.根据权利要求1所述的转台位置多模态PID控制方法，其特征在于，控制律中微分环节采用微分先行的方法，积分环节采用积分限幅的方法。

4.根据权利要求1所述的转台位置多模态PID控制方法，其特征在于，控制律切换采用软切换方式，多个控制律同时作用时，输出由权值系数决定，权值系数由系统状态至各模态的距离确定。