考虑误差和时间最优的柔性关节驱动电机抗饱和控制 |
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引用本文: | 宋传明,杜钦君,冯晗,庞浩,李存贺.考虑误差和时间最优的柔性关节驱动电机抗饱和控制[J].电机与控制学报,2023(1):148-158. |
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作者姓名: | 宋传明 杜钦君 冯晗 庞浩 李存贺 |
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作者单位: | 山东理工大学电气与电子工程学院 |
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基金项目: | 国家自然科学基金(62076152);;山东省自然科学基金(ZR2020MF096); |
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摘 要: | 针对PID控制下柔性关节驱动电机的饱和问题,研究了一种考虑误差和时间最优的抗饱和控制方法。构建以系统跟踪误差和调节时间为优化目标,以驱动电机饱和上限为约束条件的优化模型,提出基于多目标模拟退火算法(MOSA)和莱文贝格-马夸特算法(LM)的MOSA-LM-PID组合优化方法;先利用MOSA的全局收敛能力得出PID参数最优解所在区域,再利用LM的局部快速收敛能力将近似最优解拟合为全局最优解,避免了MOSA的无效搜索,提高了收敛速度和精确度;针对MOSA算法一次随机权重可能造成优化偏重的问题,设计了一种考虑当前周期各目标优化情况的目标函数权重赋值方法。仿真与实验结果表明,MOSA-LM-PID的调节时间小于0.5 s,最大跟踪误差小于1.5%,且控制力矩的饱和度小于50%,均优于PID和MOSA-PID控制,有效改善了柔性关节的动态性能,提高了系统抗饱和能力。
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关 键 词: | 柔性关节 驱动电机抗饱和 多目标模拟退火算法 莱文贝格—马夸特算法 组合优化 |
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