一种用于伺服系统的摩擦补偿前馈控制器的制作方法

技术特征：
1.一种用于伺服系统的摩擦补偿前馈控制器，其特征在于，包括pid控制器的三环控制系统，所述三环控制系统由内向外依次包括电流环、位置环以及速度环；还包括在所述三环控制系统中增加的前馈控制环节和反馈控制环节，所述前馈控制环节包括速度前馈、加速度前馈以及通过lugre摩擦模型得到的摩擦补偿，所述速度前馈为对位置环输入的一节微分环节，所述加速度反馈为对速度环输入的二阶微分环节；所述反馈控制环节包括微分负反馈；通过粒子群优化算法整定所述前馈控制环节中的三个参数：速度前馈增益k
a
，加速度前馈增益k
b
，以及摩擦补偿增益k
f
。2.如权利要求1所述的用于伺服系统的摩擦补偿前馈控制器，其特征在于，所述速度前馈和加速度前馈的传递函数分别为：其中，k
t
为转矩系数，j为转动惯量。3.如权利要求1所述的用于伺服系统的摩擦补偿前馈控制器，其特征在于，通过调节所述微分负反馈中的微分负反馈系数τ
d
调节所述伺服系统的阻尼比ξ。4.如权利要求3所述的用于伺服系统的摩擦补偿前馈控制器，其特征在于，所述伺服系统的阻尼比ξ为：0.8＜ξ＜0.9。5.如权利要求1所述的用于伺服系统的摩擦补偿前馈控制器，其特征在于，所述lugre摩擦模型的数学模型为：其中，z为鬃毛的平均变形量，ω为转速，σ0为刚度系数，g(ω)为非线性函数，用于体现不同条件下的摩擦效应，f
f
为总摩擦力矩，σ1为阻尼系数，σ2为粘滞系数，f
c
为库仑摩擦力矩，ω
s
为stribeck速度。6.如权利要求1所述的用于伺服系统的摩擦补偿前馈控制器，其特征在于，所述粒子群优化算法中，每个可行解为一个粒子，每一个粒子包括两个参数：位置x和速度v，在解空间中根据以下迭代公式不断逼近全局最优解：v＝ω
·
v c1r1(p
best-x) c2r2(g
best-x)x＝x v其中，ω为惯性权重，用于表示过去的速度对现在速度的影响程度；c1和c2为加速度系数；r1和r2为在[0，1]上均匀分布的随机数；p
best
为当前最优位置；g
best
为全局最优位置。7.如权利要求6所述的用于伺服系统的摩擦补偿前馈控制器，其特征在于，在每次迭代
中，通过适应度函数来判断一个粒子是否为最优解。8.如权利要求7所述的用于伺服系统的摩擦补偿前馈控制器，其特征在于，所述适应度函数为：采样时间ts＝0.00ls，输入信号为正弦信号r(k)＝0.1*sin(0.2π
·
k
·
ts)，k＝1，2，3，
…
，2500，输出信号为y(k)。

技术总结
本发明涉及一种用于伺服系统的摩擦补偿前馈控制器，包括PID控制器的三环控制系统，三环控制系统由内向外依次包括电流环、位置环以及速度环；还包括在三环控制系统中增加的前馈控制环节和反馈控制环节，所述前馈控制环节包括速度前馈、加速度前馈以及通过LuGre摩擦模型得到的摩擦补偿，所述速度前馈为对位置环输入的一节微分环节，所述加速度反馈为对速度环输入的二阶微分环节；所述反馈控制环节包括微分负反馈；通过粒子群优化算法整定所述前馈控制环节中的三个参数：速度前馈增益K


技术研发人员：朱其新 王嘉祺 金建锋 谢鸥
受保护的技术使用者：苏州杰森电器有限公司
技术研发日：2021.10.21
技术公布日：2022/1/14