气动伺服系统中摩擦的自适应补偿方法

摘要

本发明公开的气动伺服系统中摩擦的自适应补偿方法，当期望输出方向发生改变时，在比例阀的控制量上直接给出一个反向的控制量，使阀迅速动作，给出一个反向的压力差，补偿静摩擦的影响，使滑块尽快发生反向运动，使进入线性区，在线性区内切换成常规控制器输出。具体为：在期望输出的波峰(波谷)处，补偿控制开始起作用，在期望输出的波峰与波谷处采用不同的补偿量，并且根据第n次波峰(波谷)的跟踪误差，学第n+1次波峰(波谷)的补偿控制量，最终得到合适波峰(波谷)补偿量；当滑块已经产生反向速度时，采用平滑切换的方式切换回常规控制方法。与现有方法相比，本发明方法的控制精度更高。

主权项

1.气动伺服系统中摩擦的自适应补偿方法，针对比例阀控制的气动伺服系统，当期望输出方向发生改变时，在比例阀的控制量上直接给出一个反向的控制量，使阀迅速动作，给出一个反向的压力差，补偿静摩擦的影响，使滑块尽快发生反向运动，使进入线性区，在线性区内切换成常规控制器输出，从而减小跟踪误差，其特征在于，具体按以下方法进行，在期望输出的波峰处，补偿控制开始起作用，在Δt_u时间内，采用进行控制；同样在波谷处，补偿控制作用时间仍为Δt_u，补偿量的大小为其中k_t表示补偿时段内的采样时刻，n表示波峰或波谷出现的次序，在期望输出的波峰与波谷处采用不同的补偿控制，定义第n次波峰补偿期间Δt_u内的累计跟踪误差为$e_{\mathrm{\Sigma u}}^n=\underset{k_t=0}{\overset{{\mathrm{\Delta t}}_u}{\Sigma }}\left|e_u^n\left(k_t\right)\right|,$其中表示第n次波峰处，k_t采样时刻对应的误差，定义第n次波谷补偿期间Δt_u内的累计跟踪误差为$e_{\mathrm{\Sigma d}}^n=\underset{k_t=0}{\overset{{\mathrm{\Delta t}}_u}{\Sigma }}\left|e_d^n\left(k_t\right)\right|,$其中表示第n次波谷处，k_t采样时刻对应的误差，则第n+1次波峰的补偿控制量为${\mathrm{\Delta U}}_u^{n+1}\left(k_t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\Delta U}}_u^n\left(k_t\right)+K_u{e}_u^n\left(k_t\right),& e_{\mathrm{\Sigma u}}^n>e_{\mathrm{\Sigma H}}\\ {\mathrm{\Delta U}}_u^n\left(k_t\right),& e_{\mathrm{\Sigma u}}^n\le e_{\mathrm{\Sigma H}}\end{array}\right.,$其中K_u为波峰补偿学习增益，e_∑H为设定的跟踪误差阈值，该阈值为正实数；则第n+1次波谷的补偿控制量为${\mathrm{\Delta U}}_d^{n+1}\left(k_t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\Delta U}}_d^n\left(k_t\right)+K_d{e}_d^n\left(k_t\right),& e_{\mathrm{\Sigma d}}^n>e_{\mathrm{\Sigma H}}\\ {\mathrm{\Delta U}}_d^n\left(k_t\right),& e_{\mathrm{\Sigma d}}^n\le e_{\mathrm{\Sigma H}}\end{array}\right.,$其中K_d为波谷补偿学习增益，在固定的补偿时间Δt_u内，随着一个个波峰和波谷的到来，根据上述算法对第n+1次波峰和第n+1次波谷的补偿控制量进行不断学习，直到补偿的误差小于设定阈值位置，然后按照这个补偿量进行后续的补偿，使得补偿期间的跟踪误差小于要求阈值；当滑块已经产生反向速度，即切换回常规控制方法，为了保证切换的平稳性，采用如下方法实现平滑切换u_s(k_s)＝(1-α(k_s))ΔU+α(k_s)u(k)，α(k_s+1)＝α(k_s)+1/N_s，α(0)＝0，其中k_s表示切换过程的采样时刻k_s＝0，1，2，…N_s，N_s为切换过程长度，α(k_s)为补偿控制和常规控制的加权系数，ΔU为补偿控制结束时刻的补偿控制量，u(k)为对应过渡过程k_s时刻的常规控制给出的控制量。