本技术公开了一种含非线性死区的双电机伺服系统固定时间自适应控制方法,包括以下步骤:建立双电机伺服系统的动力学模型并用非线性死区函数来描述双电机伺服系统的动力学模型中的总的传递力矩;对重构后的双电机伺服系统的动力学模型中的非线性函数利用连续分段线性神经网络进行估计;基于非奇异固定时间滑模面、连续线性分段神经网络、虚拟控制律以及二阶滑模微分器来设计基于自适应律的非奇异固定时间滑模控制器作为双电机伺服系统输入转矩,实现系统输出对期望信号的跟踪。本发明通过将连续分段线性神经网络与非奇异固定时间滑模面相结合设计的控制器,能够实现保证负载跟踪精度、加快系统响应速度的同时不受系统初始状态影响的效果,并且能有效地抑制抖振。
背景技术
双电机伺服系统当今已经广泛应用于工业、医疗、航空等各个领域。然而,双电机伺服系统本身具有强耦合、非线性、部分内部参数不确定等特性,在运行时还会受到非线性死区扰动的影响,这些问题都会影响到负载对电机的跟踪精度。因此,如何在这些问题的影响下实现双电机系统的快速、高精度负载跟踪控制仍然是一个巨大的挑战。许多学者提出并改进了各种先进的控制方法来达到预期的控制效果,比如模糊控制、自抗扰控制、自适应控制、模型预测控制、滑模控制等。其中,滑模控制由于其自身所具有的鲁棒性且实现简单,为双电机负载跟踪控制提供了一种高质量的控制方案。
滑模控制的设计包括滑模面设计和趋近律设计。传统的线性滑模控制具有收敛时间不确定及奇异等问题,因此,学者们提出了终端滑模控制,可以在有限时间内达到系统稳定。进一步地,针对终端滑模控制经常存在潜在的奇异问题,专利申请CN117506908A针对轨迹跟踪控制公开了一种非奇异终端滑模控制方案,通过合理地调节滑模面的状态变量来避免潜在的奇异性,但是当系统收敛到平衡点附近时,但是误差收敛速度缓慢。针对非奇异终端滑模控制所存在的缺陷,专利申请CN117762020A公开了一种快速非奇异终端滑模控制方案,增强了跟踪误差收敛的快速性和控制精度,但是其误差收敛时间收系统初始状态的影响。因此,改进当前的控制方法依然非常重要。
有鉴于此,特提出本发明。
实现思路