[发明专利]一种洛伦兹惯性稳定平台摩擦辨识与补偿控制方法

说明书

本发明公开了一种洛伦兹惯性稳定平台摩擦辨识与补偿控制方法。针对洛伦兹惯性稳定平台工作时轴承与定子之间存在非线性摩擦力，建立平台偏转下静态和动态摩擦特性的LuGre摩擦模型。通过匀速偏转实验测量Stribeck曲线，采用基于最小二乘法的线性回归方程进行数据拟合，辨识模型的静态参数；基于静态参数中的粘性摩擦系数，采用微观鬃毛形变思想，将预滑动现象等效成二阶阻尼振荡运动，并通过测量系统阶跃响应解算动态参数。根据已辨识的静态和动态参数，采用反步法递推思想构造Lyapunov函数，完成非线性反馈补偿控制器设计，解决非线性摩擦力矩对动子偏转的干扰问题。本发明属于惯性稳定平台控制领域，适用于平台非线性摩擦力矩的辨识和补偿控制。

技术领域

本发明涉及一种惯性稳定平台控制技术，尤其涉及一种洛伦兹惯性稳定平台摩擦辨识与补偿控制方法。

背景技术

战车、舰船、飞行器在行驶中难免发生姿态晃动，造成攻击不准、通讯不畅、拍照不清的问题。现有减摇装置分为整体式和局部式两类：整体式减摇装置体积质量大，稳定精度欠佳，难以满足武器稳瞄、舰载通讯、无人机侦察等领域的高精度需求；局部式减摇装置具有控制带宽高，稳定精度好，安装拆卸方便等优点，适合对局部载荷做高精度姿态补偿。现有局部式减摇主要包括伺服平台、stewart平台和磁悬浮平台，伺服平台和stewart平台主要通过机械轴承进行承重与传动，控制带宽与稳定精度受到限制；传统磁悬浮平台采用磁轴承技术，控制带宽和稳定精度有所提高，但其采用的磁阻力磁轴承存在电磁力与控制电流非线性的缺陷。

中国申请专利202010295514.X一种内动子洛伦兹惯性稳定平台和202010295521.X一种洛伦兹惯性稳定平台提出了采用球面洛伦兹力磁轴承的方案，解决了磁阻力磁轴承电磁力的非线性问题，进一步提高了平台控制精度，能够实现平台的大角度偏转和快速响应。

洛伦兹惯性稳定平台通过改变磁轴承的绕组电流输出电磁力，驱动动子径向偏转，实现姿态补偿。平台内部采用滚珠轴承结构，一定程度的降低了轴承内动子骨架与定子支撑体之间的摩擦，但仍存在明显的滚动摩擦和静摩擦力。且由于平台工作特性，动子径向转速经常过零，摩擦力干扰的存在严重影响平台启动和低速机动时的稳定精度。

发明内容

本发明的目的是针对洛伦兹惯性稳定平台球面滚珠轴承存在的固有摩擦，提供一种洛伦兹惯性稳定平台摩擦辨识与补偿控制方法，减小摩擦对平台稳定精度的干扰。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的洛伦兹惯性稳定平台摩擦辨识与补偿控制方法，针对洛伦兹惯性稳定平台工作时轴承与定子之间存在非线性摩擦力，建立平台偏转下静态和动态摩擦特性的LuGre摩擦模型；

通过匀速偏转实验测量Stribeck曲线，采用基于最小二乘法的线性回归方程进行数据拟合，辨识模型的静态参数；

基于静态参数中的粘性摩擦系数，采用微观鬃毛形变思想，将预滑动现象等效成二阶阻尼振荡运动，并通过测量系统阶跃响应解算动态参数；

根据已辨识的静态和动态参数，采用反步法递推思想构造Lyapunov函数，完成非线性反馈补偿控制器设计，解决非线性摩擦力矩对动子偏转的干扰问题。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的洛伦兹惯性稳定平台摩擦辨识与补偿控制方法，建立洛伦兹惯性稳定平台偏转状态下静态和动态摩擦特性的摩擦模型，通过辨识摩擦参数得到平台的摩擦力矩，并对非线性摩擦力矩进行补偿控制，提高了平台稳定精度，适用于球面动子结构的洛伦兹惯性稳定平台非线性摩擦系数辨识与补偿控制。

附图说明

图1为本发明实施例提供的洛伦兹惯性稳定平台摩擦辨识与补偿控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例静态参数辨识的拟合曲线示例图；