[发明专利]一种被动式力加载的自适应驱动控制方法和系统

说明书

本发明公开了一种被动式力加载的自适应驱动控制方法和系统。所述方法包括：获取所述系统的输入和输出，输入为速度，输出为加载力信息；根据所述速度和所述加载力信息，利用力随动加载控制器的评价指标模型进行处理，得到力随动加载控制器的非线性控制律；引入参考模型，根据加载力信息和所述速度，获取虚参考指令；根据所述虚参考指令，获取力偏差信号的虚误差；根据所述虚误差，获取力随动加载控制器的新评价指标模型；利用所述新评价指标模型，对非线性控制律进行修正，得到修正后的非线性控制律。本发明提供的被动式力加载的自适应驱动控制方法和系统，具有高性能、高加载精度和高可靠性的特点。

技术领域

本发明涉及系统控制技术领域，特别是涉及具有非线性，强干扰，且未精确建模的一种被动式力加载的自适应驱动控制方法和系统。

背景技术

被动式力矩伺服系统主要应用于航空航天伺服作动系统的力学载荷特性半实物仿真，能够模拟真实环境下运动机构所承受的力学载荷特性，分析并研究伺服系统的性能，在科研生产和试验等诸多领域具有非常重要的作用。而随着空间机构各项性能指标不断提高，对被动式力矩伺服系统的加载能力和伺服精度等方面也提出更高的要求，因此对被动式力矩伺服系统的加载控制策略研究成为热点及难点。区别于传统的被动式力伺服系统，当承载侧运动与加载侧运动不能建立一对一映射关系时，机构运动复杂性提高会导致控制器各项扰动作用加强，研究被动式力伺服加载控制方法以满足不同强度、不同加载频率下的伺服加载有重要意义。

被动式力加载控制所针对的加载对象多为非线性、强干扰、时变系统。目前，传统的面向被动式力矩伺服加载控制常采用的策略多为针对加载侧实现力矩伺服控制，针对承载侧实现位置伺服控制，将加载侧与承载侧的位置偏差信号转换为扰动力矩，通过基于模型的控制方法观测并补偿系统的内部及外部干扰以减小或消除因多余力矩而对加载精度产生的影响。面向被动式力伺服加载控制时，当加载系统模型不能准确获取相关数据且负载侧期望位置轨迹未知，并且整个系统不仅存在因加载侧与承载侧位置偏差引起的难以避免的外部扰动，还存在因加载机构复杂化而带来的各项未知干扰，使得传统被动式力伺服加载控制策略无法满足高性能、高加载精度和高可靠性的加载要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种被动式力加载的自适应驱动控制方法和系统，具有高性能、高加载精度和高可靠性的特点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种被动式力加载的自适应驱动控制方法，应用于非线性的被动式力加载系统，所述被动式力加载系统包括力随动加载控制器，所述方法包括：

获取所述系统的输入和输出，输入为速度v(k)，输出为加载力信息F(k)；

根据所述速度v(k)和所述加载力信息F(k)，利用力随动加载控制器的评价指标模型进行处理，得到力随动加载控制器的非线性控制律p(k)；

引入参考模型，根据加载力信息F(k)和所述速度v(k)，获取虚参考指令F(k)_d；

根据所述虚参考指令F(k)_d，获取力偏差信号的虚误差e_vir；

根据所述虚误差e_vir，获取力随动加载控制器的新评价指标模型；

利用所述新评价指标模型，对非线性控制律p(k)进行修正，得到修正后的非线性控制律p′(k)。

可选的，所述根据所述速度v(k)和所述加载力信息F(k)，利用力随动加载控制器的评价指标模型进行处理，得到力随动加载控制器的非线性控制律p(k)，包括：