[发明专利]超声波电机伺服控制系统不对称滞回补偿控制装置

摘要

本发明涉及一种超声波电机伺服控制系统不对称滞回补偿控制装置及方法，该装置包括控制系统、基座和设于基座上的超声波电机，超声波电机一侧输出轴与光电编码器连接，另一侧输出轴与飞轮惯性负载连接，飞轮惯性负载的输出轴经联轴器与力矩传感器连接，光电编码器、力矩传感器的信号输出端分别接至控制系统。该控制装置包括不对称滞回补偿控制器和电机组成，整个控制方法建立在补偿控制器的基础上，在控制器的设计上也以辨识误差最小为其调整函数，从而能获得更好的控制效能。该装置及其控制系统不仅控制准确度高，而且结构简单、紧凑，使用效果好。

主权项

1.一种超声波电机伺服控制系统不对称滞回补偿控制装置，包括控制系统、基座和设于基座上的超声波电机，其特征在于：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一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；所述控制系统包括一不对称补偿控制器；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；所述不对称补偿控制器设置于控制芯片电路中；所述联轴器为一弹性联轴器；该超声波电机伺服控制系统不对称滞回补偿控制装置按以下步骤进行工作：建立一不对称滞回数学模型，在不对称滞回数学模型的基础进行不对称补偿控制，从而使得系统力矩速度的特性接近线性关系，通过在减小辨识动态误差的同时也使得伺服系统滞回最小，具体包括以下步骤：步骤S1：超声波电机驱动系统的动态方程可以写为：其中A_p＝‑B/J,B_P＝J/K_t＞0,C_P＝‑1/J；B为阻尼系数，J为转动惯量，K_t为电流因子，T_f(v)为摩擦阻力力矩，T_L为负载力矩，U(t)是电机的输出力矩，θ_r(t)为通过光电编码器测量得到的位置信号；步骤S2:建立一不对称滞回模型；步骤S3：输入信号v(t)先经过逆不对称滞回系统，其输出作为控制信号进入不对称滞回系统，使用不对称补偿控制使得系统力矩速度的特性接近线性关系。