超声电机参数摄动与广义预测控制

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1、ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用2011，47（14）17超声电机参数摄动与广义预测控制1222张建桃，张铁民，梁莉，文晟1222ZHANGJiantao，ZHANGTiemin，LIANGLi，WENSheng1.华南农业大学信息学院，广州5106422.华南农业大学工程学院，广州5106421.CollegeofInformatics，SouthChinaAgriculturalUniversity，Guangzhou510642，China2.CollegeofEngineering，SouthChinaAgriculturalUniv

2、ersity，Guangzhou510642，ChinaZHANGJiantao，ZHANGTiemin，LIANGLi，etal.Parameterperturbationandgeneralizedpredictivecontrolofultra-sonicmotor.ComputerEngineeringandApplications，2011，47（14）：17-20.Abstract：ThespeedofUltrasonicMotor（USM）hasstrongnonlinearitywhichvarieswiththefrequencyoftwo-phasedriv-ingvolt

3、ages，soitisdifficulttogiveanaccuratedynamicmathematicmodelbytheoryandtocontrolaccurately.Basedonsystemidentification，anonlinearHammersteinmodeloftraveling-waveUSMforspeedcontrolisbuilt，andtheperturbedpa-rametersvalueboundsofthemodelismeasured.Becausetheparameterperturbedwithinalargerange，two-stepgen

4、eralizedpredictivecontrol（TSGPC）forUSMisproposed，themaincontrolparametersofthecontrolleraretuned，whichprovidesim-portantdependenciesforthespeedcontrolexperimentofUSM.Thentheclosed-loopstabilitytheoreticalanalysisandspeedcontrolsimulationofUSMTSGPCareconducted.Thetheoreticalanalysisandsimulationresul

5、tsshowthattheTSGPCcantrackthechangeofsettingvalueexcellentlyeventhoughtheparameterperturbedwithinalargerange.Keywords：ultrasonicmotor；Hammersteinmodel；parameterperturbation；generalizedpredictivecontrol摘要：针对超声电机速度与驱动频率具有很强的非线性，理论建模困难，难以实现高精确控制的问题，采用辨识的方法建立了旋转行波超声电机的Hammerstein模型，并测量了该模型的参数摄动；针对电机参数在大

6、范围内摄动，提出采用两步法广义预测控制方法，整定了广义预测控制算法的参数，并对超声电机两步法广义预测控制进行了稳定性分析和速度控制仿真。理论分析和仿真结果都表明，超声电机Hammerstein模型参数在大范围内摄动时，两步法广义预测控制器能够准确地跟踪速度设定值的变化，证明了超声电机广义预测控制的可行性，为超声电机高精度控制提供了控制模型和控制方法。关键词：超声电机；Hammerstein模型；参数摄动；广义预测控制DOI：10.3778/j.issn.1002-8331.2011.14.006文章编号：1002-8331（2011）14-0017-04文献标识码：A中图分类号：TP391.9

7、1引言制效果，限制了智能算法优点的充分发挥[5]。文献[6]采用辨识超声电机（USM）是一种新型微特电机，具有许多传统电的方法建立了超声电机非线性模型，并进行了广义预测控制磁电机无法比拟的优越性能，如低速大转矩、体积小、重量轻、仿真，但没有考虑超声电机的参数摄动。本文首先辨识出超功率密度大、响应速度快、微位移、不受电磁场的影响、断电自声电机调频速度控制非线性Hammerstein模型，对模型参数的