CN116301081B

CN116301081B - 一种惯性测试设备的速率控制方法、装置、设备及介质

Info

Publication number: CN116301081B
Application number: CN202310553056.9A
Authority: CN
Inventors: 王常虹; 黄谷; 王振桓; 曾庆双
Original assignee: Shenrui Technology Beijing Co ltd; Harbin Institute of Technology
Current assignee: Shenrui Technology Beijing Co ltd; Harbin Institute of Technology
Priority date: 2023-05-17
Filing date: 2023-05-17
Publication date: 2023-08-04
Anticipated expiration: 2043-05-17
Also published as: CN116301081A

Abstract

本发明提供一种惯性测试设备的速率控制方法、装置、设备及介质，涉及自动控制技术领域，该方法包括：获取目标角速度变化曲线；根据目标角速度变化曲线得到电压控制模块的前馈控制量；根据目标角速度变化曲线和实际角速度信号得到实际误差，并对实际误差进行非线性比例控制得到非线性比例控制量；将实际控制电压和实际角速度信号输入预设的降阶状态观测器中，得到观测扰动；基于观测扰动得到扰动补偿控制量；将前馈控制量、非线性比例控制量和扰动补偿控制量输入电压控制模块中，得到目标控制电压；触发角速度驱动模块根据目标控制电压、力矩系数和观测扰动实现对角速度的控制。其可解决自抗扰控制算法控制精度难以满足惯性测试设备要求的问题。

Description

一种惯性测试设备的速率控制方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种惯性测试设备的速率控制方法、装置、设备及介质。

背景技术

惯性技术是通过感知运动体在惯性空间的角运动、线运动，进而获取运动体的姿态、速度和位置等信息的重要测量技术，在航空、航海、军事等领域都有着非常重要的地位。惯性测试设备是应用于惯性产品设计开发、制造、测试以及使用等全过程的关键设备。惯性测试设备的精度需要高于惯性产品的精度，而提高惯性测试设备精度的方法除了提升硬件性能外，也需要设计合适的、先进的控制方法以充分达到硬件设备所支持的极限精度。

高精度惯性设备应用中，常需要实现速率精确、快速的控制。以PID控制算法为代表的传统线性控制方法难以同时满足高精度和高动态的转速控制需求，之后提出的自抗扰控制算法（Active Disturbance Rejection Control，ADRC）解决了传统PID控制中快速性和超调量的矛盾。但自抗扰控制仍旧存在一些问题，自抗扰控制算法的控制精度难以满足一些惯性测试设备的要求，并且在参考信号快速变化时，力矩系数会对转速的控制精度造成较大影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种惯性测试设备的速率控制方法、装置、设备及介质，至少部分解决现有技术中存在的自抗扰控制算法的控制精度难以满足一些惯性测试设备的要求，并且在参考信号快速变化时，力矩系数会对转速的控制精度造成较大影响问题。

第一方面，本申请提供一种惯性测试设备的速率控制方法，该方法包括：

获取目标角速度变化曲线；

根据所述目标角速度变化曲线得到电压控制模块的前馈控制量，其中，所述电压控制模块用于输出目标控制电压，以控制角速度驱动模块对角速度进行控制；

获取所述角速度驱动模块输入的实际控制电压和输出的实际角速度信号；

根据所述目标角速度变化曲线和所述实际角速度信号得到实际误差，并对所述实际误差进行非线性比例控制得到非线性比例控制量；

将所述实际控制电压和所述实际角速度信号输入预设的降阶状态观测器中，得到观测扰动；

基于所述观测扰动得到扰动补偿控制量；

将所述前馈控制量、所述非线性比例控制量和所述扰动补偿控制量输入所述电压控制模块中，得到所述目标控制电压；

触发所述角速度驱动模块根据所述目标控制电压、力矩系数和实际扰动实现对角速度的控制，其中，根据预先设定的辨识算法进行辨识估计得到所述力矩系数。

可选的，根据所述目标角速度变化曲线得到电压控制模块的前馈控制量，包括：

对所述目标角速度变化曲线进行非线性滤波，并求得所述非线性滤波后的目标角速度变化曲线的微分信号；

基于下述公式确定所述前馈控制量：

其中，所述为所述前馈控制量，所述/>为所述力矩系数，所述/>为所述微分信号，所述/>为第一可调参数，所述J为转动惯量。

可选的，获取所述角速度驱动模块输入的实际控制电压和输出的实际角速度信号，包括：

获取位置传感器获取到的转角位置信号，对所述转角位置信号进行差分计算得到所述实际角速度信号。

可选的，将所述实际控制电压和所述实际角速度信号输入预设的降阶状态观测器中，得到观测扰动，包括：

根据如下公式建立所述预设的降阶状态观测器：

其中，所述为第二可调参数，所述/>为第三可调参数，所述/>为第四可调参数，所述/>为第五可调参数，所述h为采样间隔，所述/>为观测角速度信号与所述实际角速度信号的差值，所述/>为所述降阶状态观测器输出的转速变量，所述/>为所述实际角速度信号，所述/>为观测扰动，所述Sat为饱和函数，所述/>为预设扰动观测限制量，所述/>函数为负半轴取值为正半轴的中心对称的/>次幂函数，公式如下：

。

可选的，根据所述目标角速度变化曲线和所述实际角速度信号得到实际误差，并对所述实际误差进行非线性比例控制得到非线性比例控制量，包括：

根据如下公式确定所述非线性比例控制量：

其中，所述为所述非线性比例控制量，所述/>为第六可调参数，所述/>为第七可调参数，所述/>为非线性滤波后的目标角速度变化曲线。

可选的，基于所述观测扰动得到扰动补偿控制量，包括：

其中，所述为所述扰动补偿控制量。

可选的，所述角速度驱动模块根据所述目标控制电压、力矩系数和实际扰动实现对角速度的控制，包括：

根据以下公式实现对角速度的控制：

其中，所述为控制后的角速度，所述/>为所述目标控制电压，所述/>为所述实际扰动。

第二方面，本申请提供一种惯性测试设备的速率控制装置，该装置包括：

第一获取模块，用于获取目标角速度变化曲线；

前馈控制量确定模块，用于根据所述目标角速度变化曲线得到电压控制模块的前馈控制量，其中，所述电压控制模块用于输出目标控制电压，以控制角速度驱动模块对角速度进行控制；

第二获取模块，用于获取所述角速度驱动模块输入的实际控制电压和输出的实际角速度信号；

非线性比例控制量确定模块，用于根据所述目标角速度变化曲线和所述实际角速度信号得到实际误差，并对所述实际误差进行非线性比例控制得到非线性比例控制量；

观测扰动确定模块，用于将所述实际控制电压和所述实际角速度信号输入预设的降阶状态观测器中，得到观测扰动；

扰动补偿控制量确定模块，用于基于所述观测扰动得到扰动补偿控制量；

目标控制电压确定模块，用于将所述前馈控制量、所述非线性比例控制量和所述扰动补偿控制量输入所述电压控制模块中，得到所述目标控制电压；

角速度控制模块，用于触发所述角速度驱动模块根据所述目标控制电压、力矩系数和实际扰动实现对角速度的控制，其中，根据预先设定的辨识算法进行辨识估计得到所述力矩系数。

第三方面，本申请提供一种惯性测试设备的速率控制设备，包括：至少一个处理器和至少一个存储器；

其中，所述存储器存储有程序代码，当所述程序代码被所述处理器执行时，使得所述处理器执行下列过程：

获取目标角速度变化曲线；

基于所述观测扰动得到扰动补偿控制量；

触发所述角速度驱动模块根据所述目标控制电压、力矩系数和所述观测扰动实现对角速度的控制，其中，根据预先设定的辨识算法进行辨识估计得到所述力矩系数。

第四方面，本申请还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面所述任意一种惯性测试设备的速率控制方法的步骤。

第五方面，本申请还提供一种提供计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被电子设备执行时，使所述电子设备执行上述任意一种惯性测试设备的速率控制方法。

另外，第二方面至第五方面中任一种实现方式所带来的技术效果可参见第一方面中不同实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

利用本发明提供的一种惯性测试设备的速率控制方法、装置、设备及介质，具有以下有益效果：

本申请提供的一种惯性测试设备的速率控制方法、装置、设备及介质，通过对目标角速度变化曲线进行前馈控制，能够很好的提高电压控制模块和角速度驱动模块的动态响应，提高角速度控制的精度；将传统自抗扰控制中的扩张状态观测器进行降阶并优化，提升了扰动的抑制能力，由于目标角速度快速变化时，力矩系数会对转速的控制精度造成较大影响，针对该问题本申请设计了辨识方法对力矩系数进行实时估计，进一步提升了控制精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种惯性测试设备的速率控制方法示意图；

图2为本申请实施例提供的一种单轴转速伺服***模型示意图;

图3为本申请实施例提供的一种惯性测试设备的速率控制方法示意图；

图4为本申请实施例提供的一种非线性滤波后的参考信号示意图；

图5为本申请实施例提供的一种力矩系数的辨识曲线示意图；

图6为本申请实施例提供的一种扰动观测值变化示意图；

图7为本申请实施例提供的一种控制转速变化示意图；

图8为本申请实施例提供的一种控制转速误差示意图;

图9为本申请实施例提供的一种惯性测试设备的速率控制装置示意图；

图10为本申请实施例提供的一种惯性测试设备的速率控制设备示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合；并且，基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

基于此，本申请提供一种惯性测试设备的速率控制方法，对自抗扰控制方法进行了改进。对于高精度惯性测试设备的速率控制，在高精度光栅传感器的应用下，可以将原始的自抗扰控制方法中的扩张状态观测器进行降阶简化以提高对扰动的跟踪速度；将原本针对位置的过渡过程安排改为针对转速的过渡过程安排；为提高对给定转速曲线的跟踪性能，设计了前馈环节提高跟踪速度；自抗扰控制虽然对***参数具有一定鲁棒性，但在参考信号快速变化时，力矩系数仍然会对转速的控制精度造成较大影响，针对该问题设计了辨识方法对力矩系数进行实时估计。

如图1所示为本申请提供的一种惯性测试设备的速率控制方法，其包括：

步骤S101，获取目标角速度变化曲线；

需要说明的是，本申请提出一种惯性测试设备的速率控制方法，可以但不限于用于高精度惯性测试设备的速率控制方法，需要根据预先给出的参考信号控制高精度惯性测试设备的角速度，使高精度惯性测试设备的角速度能够按照预先给出的参考信号进行变化。这里预先给出的参考信号也即目标角速度变化曲线。目标角速度变化曲线由本领域技术人员给出，具体变化过程也由本领域技术人员进行控制，这里不做限定。

步骤S102，根据所述目标角速度变化曲线得到电压控制模块的前馈控制量，其中，所述电压控制模块用于输出目标控制电压，以控制角速度驱动模块对角速度进行控制；

需要说明的是，这里将电压控制模块和角速度驱动模块的集合称为速率控制***，电压控制模块需要根据目标角速度变化曲线，当前电压控制模块的实际输出电压，角速度驱动模块输出的实际角速度信号和总扰动，确定控制角速度驱动模块的目标输出电压，以使角速度驱动模块根据目标输出电压实现对角速度的控制。这里的总扰动为速率控制***模型误差和外部扰动的统一。下面将一一介绍电压控制模块用于输出目标控制电压，以控制角速度驱动模块对角速度进行控制的过程。

具体的，前馈控制在已知参考信号微分的情况下可以提高***动态响应，这里根据所述目标角速度变化曲线得到电压控制模块的前馈控制量的具体过程如下：

对所述目标角速度变化曲线进行非线性滤波，并求得所述非线性滤波后的目标角速度变化曲线的微分信号；基于下述公式确定所述前馈控制量：

（1）

其中，为前馈控制量，/>为力矩系数，/>为微分信号，/>为第一可调参数，J为转动惯量。

需要说明的是，速率控制***能够承受的最大加速度为：

（2）

其中，为速率控制***中控制电压限值。故需要对输入的参考信号进行滤波，使其最大加速度小于***加速度上限/>；并给出滤波后信号的微分用于计算前馈控制量。具体计算方式如下：

（3）

其中，为参考信号，/>为滤波后的参考信号，/>为速度因子。滤波后，参考信号的最大变化率不大于/>，并能无相位幅值差地跟踪，并给出滤波后的参考信号的微分/>。

不考虑扰动，则***拉普拉斯变换后的方程为：

（4）

对给定的参考信号，代入并整理有：

（5）

步骤S103，获取所述角速度驱动模块输入的实际控制电压和输出的实际角速度信号；

本申请实施例中的观测扰动需要根据预设的降阶状态观测器得到的，而预设的降阶状态观测器的输入为实际控制电压和实际角速度信号，因此这里需要提前获取角速度驱动模块输入的实际控制电压和输出的实际角速度信号。其中，实际控制电压可以直接得到，实际角速度信号需要根据位置传感器获取到的转角位置信号，将转角位置信号进行差分计算得到实际角速度信号，具体实施方式如下所示：

位置传感器采用高精度光栅，且经过谐波误差补偿，可认为足够精确，故直接通过差分计算角速度：

（6）

其中，为转角位置，由高精度光栅测量获得。/>为采样间隔。

步骤S104，根据所述目标角速度变化曲线和所述实际角速度信号得到实际误差，并对所述实际误差进行非线性比例控制得到非线性比例控制量；

本申请实施例中，反馈控制量包括非线性比例控制量和扰动补偿控制量。扰动补偿控制可以取代传统PID控制的积分作用使控制***无静差，同时避免积分控制引入相位滞后的影响，故只需要对误差进行非线性比例控制，下面给出非线性比例控制量的具体计算步骤：

（7）

为所述非线性比例控制量，/>为第六可调参数，/>为第七可调参数，为非线性滤波后的目标角速度变化曲线。

步骤S105，将所述实际控制电压和所述实际角速度信号输入预设的降阶状态观测器中，得到观测扰动；

需要说明的是，现有的扩展状态观测器（Extended State Observer，ESO）多了一个状态变量（代表位置），在本发明的应用环境中可以降阶简化状态观测器，提高响应速度，减少需要整定的参数数量。根据如下公式建立所述预设的降阶状态观测器：

（8）

其中，所述为第二可调参数，所述/>为第三可调参数，所述/>为第四可调参数，所述/>为第五可调参数，所述h为采样间隔，所述/>为观测角速度信号与所述实际角速度信号的差值，所述/>为所述降阶状态观测器输出的转速变量，这里根据实际测量噪声情况可选择取代差分信号用作转速输出；所述/>为所述实际角速度信号，所述为观测扰动，所述Sat为饱和函数，所述/>为预设扰动观测限制量，所述/>函数为负半轴取值为正半轴的中心对称的/>次幂函数，并在零点附近/>宽度区间线性化，具体公式如下：

（9）

函数为饱和函数，参数/>对观测扰动值起限幅作用，具体如下：

（10）

步骤S106，基于所述观测扰动得到扰动补偿控制量；

基于所述观测扰动得到扰动补偿控制量，包括：

（11）

其中，所述为所述扰动补偿控制量。

步骤S107，将所述前馈控制量、所述非线性比例控制量和所述扰动补偿控制量输入所述电压控制模块中，得到所述目标控制电压；

上述已经求得前馈控制量、非线性比例控制量和扰动补偿控制量，根据前馈控制量、非线性比例控制量和扰动补偿控制量确定目标控制电压的公式如下：

（12）

步骤S108，触发所述角速度驱动模块根据所述目标控制电压、力矩系数和实际扰动实现对角速度的控制，其中，根据预先设定的辨识算法进行辨识估计得到所述力矩系数。

需要说明的是，本申请实施例的速率控制***也叫单轴转速伺服***模型，伺服电机（servo motor）是指在伺服***中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制***中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。本申请实施例给出单轴转速伺服***模型示意图，如图2所示。

速率控制***采用永磁同步电机作为驱动装置，永磁同步电机定子三相绕组的电压平衡方程可表示为：

（13）

式中：为/>相绕组相电压，/>；

为三相绕组相电阻；

为/>相绕组相电流，/>；

为/>相绕组上的磁链，/>；/>上加点表示该参数的导数。

电磁转矩为：

（14）

其中，为电机极对数。

可见在定子三相坐标下，电机的电磁转矩数学方程式复杂且存在耦合，出于实际控制的需要，通过Clark变换及Park变换将在转子d-q坐标系中建立电压平衡方程如下：

（15）

其中，为变换后直轴电流，/>为变换后直轴磁链。/>为变换后交轴电流，/>为变换后交轴磁链。/>变换后两轴电阻。

电磁转矩可由下式计算：

（16）

其中，为永磁体在定子侧的磁链，/>为等效d轴、q轴为电感。

通过控制器内置电流环控制、/>并令/>，电流环带宽足够大可认为不影响控制效果，则电磁转矩方程可简化为下式：

（17）

正比于控制电压/>，故有：

（18）

即控制电压与电磁力矩/>可视为正比关系，/>为力矩系数。

根据牛顿第二定律，有：

（19）

其中，转动惯量，/>为角速度，/>为电磁转矩，/>为惯性测试设备实际的外界扰动。

除此之外，本申请实施例还设计了辨识方法对力矩系数进行实时估计。具体如下所示：

考虑线性方程：

（20）

其中，为***输出，/>为信息矩阵，/>为***参数，/>为噪声。其对应代价函数/>为最小值的带遗忘因子的递推最小二乘算法为：

（21）

其中，为遗忘因子，/>，/>为足够大的实数。

将式(18) 代入式(19)并离散化可得：

（22）

其中，为采样间隔。

同理有：

（23）

采样间隔足够短，可视为内，对式(10)、(11)整理可得：/>

（24）

令，，/>，即可根据上式辨识得到力矩系数。

本申请实施例提供的一种惯性测试设备的速率控制方法的框图如图3所示，图3中参考信号也就是目标角速度变化曲线，通过如图3所示的惯性测试设备的速率控制方法，能够很好的对角速度进行高精度控制。

本申请实施例还给出仿真示例，如下所示：

机电伺服***参数为：采样步长，转动惯量/>，力矩系数/>，电机最大转矩/>。***初始状态均为0。期望跟踪曲线为/>。

施加扰动：，/>为均值为0、方差为1的标准白噪声。为近似实际***特性，控制电压输出后加入带宽500Hz的一阶低通滤波器为电流环简化模型。

***可提供最大加速度，取速度因子经非线性滤波安排过渡过程，如图4所示。可见参考信号经滤波后，以/>的斜率接近期望跟踪曲线，并可以无相位差、无幅值衰减地跟踪期望的正弦信号，并提供微分信号用以计算前馈控制量。

取遗忘因子，力矩系数/>的辨识曲线如图5所示。

取，/>，/>，扰动观测值如图6所示。可见观测器很好的跟踪了变化的扰动，在t=5的时刻对扰动的阶跃变化也进行了很好的跟踪。

取，/>，/>，控制转速如图7所示，转速误差如图8所示。可见控制转速超调量极小且无静差，对正弦变化也能良好跟踪。对比良好整定的PID控制（相同参考信号，/>，/>，/>，其中积分仅在/>时起作用）可见，本方法超调明显更小，过渡过程明显更短；在对常值扰动及噪声扰动均有良好抑制能力同时，本方法对于快速变化的参考信号具有显著的动态跟踪性能。

以上对本发明实施例中一种惯性测试设备的速率控制方法进行说明，以下对执行惯性测试设备的速率控制方法的装置进行说明。

请参阅图9，本发明实施例提供的一种惯性测试设备的速率控制装置，包括：

第一获取模块901，用于获取目标角速度变化曲线；

前馈控制量确定模块902，用于根据所述目标角速度变化曲线得到电压控制模块的前馈控制量，其中，所述电压控制模块用于输出目标控制电压，以控制角速度驱动模块对角速度进行控制；

第二获取模块903，用于获取所述角速度驱动模块输入的实际控制电压和输出的实际角速度信号；

非线性比例控制量确定模块904，用于根据所述目标角速度变化曲线和所述实际角速度信号得到实际误差，并对所述实际误差进行非线性比例控制得到非线性比例控制量；

观测扰动确定模块905，用于将所述实际控制电压和所述实际角速度信号输入预设的降阶状态观测器中，得到观测扰动；

扰动补偿控制量确定模块906，用于基于所述观测扰动得到扰动补偿控制量；

目标控制电压确定模块907，用于将所述前馈控制量、所述非线性比例控制量和所述扰动补偿控制量输入所述电压控制模块中，得到所述目标控制电压；

角速度控制模块908，用于触发所述角速度驱动模块根据所述目标控制电压、力矩系数和实际扰动实现对角速度的控制，其中，根据预先设定的辨识算法进行辨识估计得到所述力矩系数。

可选的，前馈控制量确定模块902，具体用于：

基于下述公式确定所述前馈控制量：

可选的，第二获取模块903，具体用于：

可选的，观测扰动确定模块905，具体用于：

根据如下公式建立所述预设的降阶状态观测器：

其中，所述为第二可调参数，所述/>为第三可调参数，所述/>为第四可调参数，所述/>为第五可调参数，所述h为采样间隔，所述/>为观测角速度信号与所述实际角速度信号的差值，所述/>为所述降阶状态观测器输出的转速变量，所述/>为所述实际角速度信号，所述/>为观测扰动，所述Sat为饱和函数，所述/>为预设扰动观测限制量，所述/>函数为负半轴取值为正半轴的中心对称的/>次幂函数，具体公式如下：

。

可选的，非线性比例控制量确定模块904，具体用于：

根据如下公式确定所述非线性比例控制量：

可选的，扰动补偿控制量确定模块906，具体用于

其中，所述为所述扰动补偿控制量。

可选的，角速度控制模块908，具体用于：

根据以下公式实现对角速度的控制：

上面从模块化功能实体的角度对本申请实施例中的一种惯性测试设备的速率控制装置进行了描述，下面从硬件处理的角度对本申请实施例中的一种惯性测试设备的速率控制设备进行描述。

请参阅图10，本申请实施例中一种惯性测试设备的速率控制设备，至少一个处理器1001和至少一个存储器1002，以及总线***1009；

获取目标角速度变化曲线；

基于所述观测扰动得到扰动补偿控制量；

图10是本申请实施例提供的一种惯性测试设备的速率控制设备示意图，该设备1000可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器（英文全称：central processing units，英文简称：CPU）1001（例如，一个或一个以上处理器）和存储器1002，一个或一个以上存储应用程序1004或数据1005的存储介质1003（例如一个或一个以上海量存储设备）。其中，存储器1002和存储介质1003可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质1003的程序可以包括一个或一个以上模块（图示没标出），每个模块可以包括对信息处理装置中的一系列指令操作。更进一步地，处理器1001可以设置为与存储介质1003通信，在设备1000上执行存储介质1003中的一系列指令操作。

设备1000还可以包括一个或一个以上有线或无线网络接口1007，一个或一个以上输入输出接口1008，和/或，一个或一个以上操作***1006，例如Windows Server，Mac OSX，Unix，Linux，FreeBSD等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种惯性测试设备的速率控制方法，其特征在于，包括：

获取目标角速度变化曲线；

基于所述观测扰动得到扰动补偿控制量；

触发所述角速度驱动模块根据所述目标控制电压、力矩系数和实际扰动实现对角速度的控制，其中，根据预先设定的辨识算法进行辨识估计得到所述力矩系数；

其中，所述的根据所述目标角速度变化曲线得到电压控制模块的前馈控制量，包括：

基于下述公式确定所述前馈控制量：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的获取所述角速度驱动模块输入的实际控制电压和输出的实际角速度信号，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将所述实际控制电压和所述实际角速度信号输入预设的降阶状态观测器中，得到观测扰动，包括：

根据如下公式建立所述预设的降阶状态观测器：

其中，所述为第二可调参数，所述/>为第三可调参数，所述/>为第四可调参数，所述h为采样间隔，所述/>为观测角速度信号与所述实际角速度信号的差值，所述/>为所述降阶状态观测器输出的转速变量，所述/>为所述实际角速度信号，所述为观测扰动，所述/>为第k个时刻的实际控制电压，所述Sat为饱和函数，所述为预设扰动观测限制量，所述/>函数为负半轴取值为正半轴的中心对称的次幂函数，公式如下：

。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的根据所述目标角速度变化曲线和所述实际角速度信号得到实际误差，并对所述实际误差进行非线性比例控制得到非线性比例控制量，包括：

根据如下公式确定所述非线性比例控制量：

其中，所述为所述非线性比例控制量，所述/>为第五可调参数，所述/>为第六可调参数，所述/>为非线性滤波后的目标角速度变化曲线。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的基于所述观测扰动得到扰动补偿控制量，包括：

其中，所述为所述扰动补偿控制量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，触发所述角速度驱动模块根据所述目标控制电压、力矩系数和实际扰动实现对角速度的控制，包括：

根据以下公式实现对角速度的控制：

7.一种惯性测试设备的速率控制装置，其特征在于，该装置包括：

第一获取模块，用于获取目标角速度变化曲线；

角速度控制模块，用于触发所述角速度驱动模块根据所述目标控制电压、力矩系数和实际扰动实现对角速度的控制，其中，根据预先设定的辨识算法进行辨识估计得到所述力矩系数；

其中，所述前馈控制量确定模块，具体用于对所述目标角速度变化曲线进行非线性滤波，并求得所述非线性滤波后的目标角速度变化曲线的微分信号；

基于下述公式确定所述前馈控制量：

8.一种惯性测试设备的速率控制设备，其特征在于，包括：处理器和存储器，其中，所述存储器用于存储程序；

所述处理器用于执行所述存储器中的程序，使得计算机执行如权利要求1至6中任一项所述的惯性测试设备的速率控制方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机程序指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至6中任一项所述的惯性测试设备的速率控制方法。