实时磁滞逆模型对系统进行补偿实现的方法

摘要

一种控制技术领域的实时磁滞逆模型对系统进行补偿实现的方法。包括：实时采集磁滞系统的输入和输出信号，建立磁滞系统的输入与输出间一一映射的磁滞模型，并确定所建立的磁滞模型的参数；根据所述的输入和输出信号及所建立的磁滞模型，建立系统的磁滞逆模型，得出磁滞逆模型的解析表达式，并确定磁滞逆模型的参数；根据所建立的磁滞逆模型的解析表达式，设计磁滞逆模型补偿控制器，实现实时磁滞逆模型对系统进行补偿的方法，从而达到消除磁滞非线性的目的，实现了输入信号与输出信号的线性化。本发明形式简单，所需参数少，利于实时磁滞补偿控制器设计，为含智能材料驱动器的磁滞系统在高速、高带宽的定位和跟踪控制应用中提供了可行补偿方案。

主权项

1.一种实时磁滞逆模型对系统进行补偿实现的方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤一、实时采集磁滞系统的输入和输出信号，建立系统的磁滞模型，并确定所建立的磁滞模型的参数；所述的建立系统的磁滞模型，并确定磁滞模型的参数，是指：采用DSP技术：产生激励磁滞系统的输入信号，通过定时采样频率，采集磁滞系统的输出信号的瞬态值，并实时保存各时刻激励信号的瞬态值；根据保存的输入和输出的信息，采用MATLAB软件离线建立系统的磁滞模型，并确定磁滞模型的参数；所述的建立的磁滞模型是基于椭圆模型的建模方法，是指，针对具有磁滞非线性系统H[u](t)，不同时刻t₁，t₂的输入电压u(t₁)＝u(t₂)，所对应的磁滞输出H[u](t₁)≠H[u](t₂)；所述的磁滞模型的参数的确定是在离线环境下，通过MATLAB软件的系统工具包提供的最小二乘拟合的方法实现；根据所述的椭圆模型的建模方法，同时把作为磁滞系统的扩展输入信号，当不同时刻t₁，t₂的输入电压u(t₁)＝u(t₂)，由于因而H[u](t₁)≠H[u](t₂)，则每一对输入唯一对应一个磁滞输出H[u](t)，即将建立了磁滞系统输入与输出的一一映射步骤二、根据步骤一输入和输出信号及磁滞模型，建立系统的磁滞逆模型，得出磁滞逆模型的解析表达式，并确定磁滞逆模型的参数；所述的磁滞逆模型，是指：根据步骤一中输入和输出信号及所建立的磁滞模型，建立一一映射的磁滞逆模型，把作为逆磁滞模型的扩展输入信号，当不同时刻t₁，t₂的逆模型磁滞输入H[u](t₁)＝H[u](t₂)，由于因而逆模型的输出信号u(t₁)≠u(t₂)，则建立了磁滞逆模型的输入与输出的一一映射${\Gamma }^{-1}\left(H\right[u]\left(t\right),H[\stackrel{.}{u}]\left(t\right);u\left(t\right)):R^2\to R;$所述的磁滞逆模型的参数的确定是在离线环境下，通过MATLAB软件的系统工具包提供的最小二乘拟合的方法实现；步骤三、根据步骤二建立的磁滞逆模型，设计实时磁滞逆模型补偿控制器，将磁滞逆模型的输出信号表示成扩展输入信号的线性表示，通过线性表达式参数的变化来实现对频率依赖的磁滞特性，进而设计磁滞逆模型控制器实现对系统的实时补偿；所述的实时磁滞逆模型控制器为：$u\left(t\right)=p_1(y_s,f)y\left(t\right)+p_2(y,f)\stackrel{.}{y\left(t\right)})+p_3(y_s,f)$其中：y(t)为磁滞系统理想的输出信号，即系统跟踪的理想轨迹；u(t)为磁滞逆模型控制器的输出，即磁滞系统的输入；p_i(y_s，f)，i∈{1，2，3}为线性表达的参数，根据跟踪信号的幅值y_s和频率f的变化而变化。