CN111077772B - 基于伺服驱动的跟踪控制方法、装置和计算机设备 - Google Patents

基于伺服驱动的跟踪控制方法、装置和计算机设备 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种基于伺服驱动的跟踪控制方法、装置和计算机设备。所述方法包括：获取被控对象所对应的非线性环节，根据所述非线性环节确定延迟周期；根据所述延迟周期提前获取所述被控对象对应的输入信号；对所述输入信号进行零相位补偿，得到指令信号；获取所述被控对象对应的目标输出信号以及非线性输出差值；根据所述目标输出信号对所述指令信号进行反馈补偿，得到反馈控制量；基于所述反馈控制量和所述非线性输出差值生成目标控制量，根据所述目标控制量对所述被控对象进行控制。采用本方法能够根据目标控制量每次都对被控对象进行精确的跟踪控制，有效的提高对被控对象跟踪控制的准确性。

Description

基于伺服驱动的跟踪控制方法、装置和计算机设备
技术领域
本申请涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种基于伺服驱动的跟踪控制方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
随着自动控制技术的发展，伺服驱动系统被广泛应用于工业机器及数控加工等自动化设备中。在伺服驱动系统中，常规的反馈控制仅利用了当前控制时刻的信息，当被控对象的目标输入发生变化时，会因控制滞后导致输出误差，进而造成跟踪误差。因此，出现了对被控对象进行准确跟踪控制的零相位跟踪控制技术。
零相位跟踪控制采用预见控制，利用已知的未来信息设计补偿，使得从目标输入到控制输出的相位在全频率域内补偿为0。但是，传统的零相位跟踪控制方式只能实现被控对象的最终控制结果准确，无法实现整个控制过程都精确控制被控对象。
发明内容
基于此，有必要针对上述控制过程不能准确控制被控对象的技术问题，提供一种能够提高被控对象控制准确性的基于伺服驱动的跟踪控制方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种基于伺服驱动的跟踪控制方法，所述方法包括：
获取被控对象所对应的非线性环节，根据所述非线性环节确定延迟周期；
根据所述延迟周期提前获取所述被控对象对应的输入信号；
对所述输入信号进行零相位补偿，得到指令信号；
获取所述被控对象对应的目标输出信号以及非线性输出差值；
根据所述目标输出信号对所述指令信号进行反馈补偿，得到反馈控制量；
基于所述反馈控制量和所述非线性输出差值生成目标控制量，根据所述目标控制量对所述被控对象进行控制。
在其中一个实施例中，所述根据所述目标输出信号对所述指令信号进行反馈补偿，得到反馈控制量包括：
将所述目标输出信号与所述指令信号进行比对，得到信号传递差值；
调用反馈补偿模型，基于所述信号传递差值和所述指令信号生成反馈控制量。
在其中一个实施例中，所述获取所述被控对象对应的目标输出信号以及非线性输出差值包括：
调用理想对象模型，将所述目标控制量输入所述理想对象模型，得到理想输出信号；
将所述目标输出信号与所述理想输出信号进行比对，得到所述被控对象对应的非线性输出差值。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：将所述目标输出信号进行滤波，得到滤波后的目标输出信号；
将所述目标输出信号与所述理想输出信号进行比对包括：
将所述滤波后的目标输出信号与所述理想输出信号进行比对。
在其中一个实施例中，所述基于所述反馈控制量和所述非线性输出差值生成目标控制量包括：
调用扰动评估模型，将所述非线性输出差值输入至所述扰动评估模型，得到增益补偿量；
根据所述增益补偿量和所述反馈控制量生成目标控制量。
一种基于伺服驱动的跟踪控制装置，所述装置包括：
零相位补偿模块，用于获取被控对象所对应的非线性环节，根据所述非线性环节确定延迟周期；根据所述延迟周期提前获取所述被控对象对应的输入信号；对所述输入信号进行零相位补偿，得到指令信号；
反馈补偿模块，用于获取所述被控对象对应的目标输出信号以及非线性输出差值；根据所述目标输出信号对所述指令信号进行反馈补偿，得到反馈控制量；
扰动补偿模块，用于基于所述反馈控制量和所述非线性输出差值生成目标控制量，根据所述目标控制量对所述被控对象进行控制。
在其中一个实施例中，所述反馈补偿模块还用于将所述目标输出信号与所述指令信号进行比对，得到信号传递差值；调用反馈补偿模型，基于所述信号传递差值和所述指令信号生成反馈控制量。
在其中一个实施例中，所述扰动补偿模块还用于调用理想对象模型，将所述目标控制量输入所述理想对象模型，得到理想输出信号；将所述目标输出信号与所述理想输出信号进行比对，得到所述被控对象对应的非线性输出差值。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述基于伺服驱动的跟踪控制方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于伺服驱动的跟踪控制方法的步骤。
上述基于伺服驱动的跟踪控制方法、装置、计算机设备和存储介质，通过被控对象所对应的非线性环节确定会产生延迟周期，根据延迟周期提前获取被控对象对应的输入信号，避免控制过程的控制延迟造成控制误差，保证准时对被控对象进行控制。通过对输入信号进行零相位补偿得到指令信号，使得被控对象的输入信号与输出信号保持一致，输入信号与输出信号的相位在全频率域内为0。根据被控对象的目标输出信号对指令信号进行反馈补偿，基于反馈控制量与非线性输出差值生成目标控制量，根据目标控制量每次都对被控对象进行精确的跟踪控制，有效的提高了对被控对象跟踪控制的准确性。
附图说明
图1为一个实施例中基于伺服驱动的跟踪控制方法的应用环境图；
图2为一个实施例中基于伺服驱动的跟踪控制方法的流程示意图；
图3为一个实施例中基于伺服驱动的跟踪控制装置的结构框图；
图4为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的基于伺服驱动的跟踪控制方法，可以应用于自动控制领域的多个应用环境中。在不同的应用环境中，被控对象可以是不同的自动控制的设备，例如，被控对象可以是数控机床、机器人、卫星天线以及人造卫星。举例说明，具体可以应用于如图1所示的应用环境中，被控对象102具体可以是机械臂。其中，被控对象102可以与计算机设备104进行通信。计算机设备104可以获取被控对象所对应的非线性环节，根据非线性环节确定延迟周期。计算机设备104根据延迟周期提前获取被控对象对应的输入信号，对输入信号进行零相位补偿，得到指令信号。计算机设备104获取被控对象102对应的目标输出信号以及非线性输出差值，根据目标输出信号对指令信号进行反馈补偿，得到反馈控制量。计算机设备104基于反馈控制量和非线性输出差值生成目标控制量，根据目标控制量对被控对象102进行控制。计算机设备104是指能够执行基于伺服驱动的跟踪控制方法，以对被控对象进行自动控制的设备。计算机设备104具体可以包括伺服驱动设备、个人计算机等。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种基于伺服驱动的跟踪控制方法，以该方法应用于图1中的计算机设备104为例进行说明，包括以下步骤：
步骤202，获取被控对象所对应的非线性环节，根据非线性环节确定延迟周期。
被控对象是指在自动控制中对一个或多个特定量进行控制的设备或过程。自动控制领域的多个应用场景可以分别对应不同的被控对象，被控对象可以随着自动控制系统的变化而不同。例如，在数控机床切削工件的自动控制过程中，被控制的被控对象可以为数控机床。在控制卫星天线旋转以接收卫星信号的自动控制过程中，被控制的被控对象可以为卫星天线。在控制机械臂进行操作时，被控对象可以是机械臂。非线性环节是指控制系统中具有非线性特性的环节，非线性环节可以包括延时环节等。非线性特性包括单值非线性特性以及非单值非线性特性，非线性特性具体可以包括饱和特性、不灵敏区特性以及间隙特性等。
计算机设备可以获取被控对象所对应的非线性环节，根据被控对象对应的非线性环节确定延迟周期。在计算机设备控制被控对象的信号传递控制过程中，存在控制延迟，计算机设备需要先确定对应的延迟周期。在不同的应用场景中可以对应不同的被控对象，不同的被控对象可以包括不同的非线性环节。对应的，对不同被控对象进行跟踪控制所对应的延迟周期也可以是不同的。
步骤204，根据延迟周期提前获取被控对象对应的输入信号。
在不同的应用场景中，不同的被控对象所对应的输入信号可以是不同的。输入信号具体可以包括位置信息、方向信息、速度信息以及电流数据等多种类型信号中的至少一种，输入信号可以表示预期被控对象输出的希望值。输入信号可以是用户根据控制的实际需求预先设置的，用户可以预设有多个时刻分别对应的被控对象输入信号，使得计算机设备在不同时间根据对应的输入信号对被控对象进行跟踪控制。
计算机设备可以根据延迟周期提前获取被控对象所对应的输入信号。具体的，计算机设备可以获取读取预设的输入信号所对应的时间标识，时间标识可以用于标记应当输入对应的输入信号以此对被控对象进行控制的时间。计算机设备可以根据输入信号所对应的时间标识，提取延迟周期的时间获取被控对象所对应的输入信号。例如，当延迟周期为7个周期时，计算机设备可以在输入信息所对应时间标识标记的时间之前，提前7个周期获取输入信号对被控对象进行控制。计算机设备可以提前延迟周期的时间获取被控对象对应的输入信号，通过超前获取输入信号对被控对象进行控制，对跟踪控制的延迟滞后进行补偿，保证了被控对象在输入信号对应的时间进行控制操作，有效的提高了对被控对象进行跟踪控制的精确性。
步骤206，对输入信号进行零相位补偿，得到指令信号。
计算机设备可以对被控对象对应的输入信号进行零相位补偿，得到指令信号。具体的，计算机设备可以根据预设的零相位补偿函数对输入信号进行零相位补偿运算。零相位补偿函数可以是为了零相位跟踪控制(Zero phase errortracking control，简称ZPETC)，基于已知的未来输入信号设计的补偿函数。零相位补偿函数可以是根据实际需求预先设计的。计算机设备可以利用零相位补偿函数对输入信号进行零相位补偿运算，得到指令信号。计算机设备可以通过对输入信号进行零相位补偿，使得被控对象的输入信号与目标输出信号的相位差在全频率域内为0，即被控对象的输入信号与目标输出信号保持一致，以此实现准确的对被控对象进行零相位跟踪控制。
步骤208，获取被控对象对应的目标输出信号以及非线性输出差值。
计算机设备可以获取被控对象所对应的目标输出信号。目标输出信号为被控变量，目标输出信号是根据输入信号对被控对象进行跟踪控制后，被控对象输出的信号。被控对象对应的目标输出信号可以是与输入信号相同类型的信号数据。例如，目标输出信号可以是速度信息、位置信息、电流数据、记录曲线等多种类型的信号数据。计算机设备可以采集被控对象输出的目标输出信号，根据目标输出信号对被控对象的控制进行反馈调节，对控制被控对象的控制量进行修正，从而更加准确的对被控对象进行跟踪控制。在其中一个实施例中，计算机设备采集被控对象的目标输出信号中还包括噪声信号。
计算机设备还可以获取被控对象对应的非线性输出差值。其中，非线性输出差值是指被控对象在包括非线性环节因素的目标输出信号与不包括非线性环节因素的理想输出信号之间的差值。计算机设备可以根据非线性输出差值对控制量进行增益补偿，消除理想被控对象与实际被控对象之间的差异，从而实现扰动抑制，有效的提高了对被控对象进行跟踪控制的准确性。
步骤210，根据目标输出信号对指令信号进行反馈补偿，得到反馈控制量。
计算机设备可以根据被控对象对应的目标输出信号进行反馈调整，根据被控对象输出的目标输出信号对指令信号进行反馈补偿，从而更加准确的对被控对象进行跟踪控制。具体的，计算机设备可以调用反馈补偿模型，根据反馈补偿模型对被控对象输出的目标输出信号和指令信号进行运算，得到反馈补偿模型输出的反馈控制量。反馈控制量可以是被控对象对应的状态量，控制量可以用于对被控对象进行跟踪控制。
步骤212，基于反馈控制量和非线性输出差值生成目标控制量，根据目标控制量对被控对象进行控制。
计算机设备可以根据非线性输出差值对反馈控制量进行增益补偿，以此起到扰动抑制的作用，基于反馈控制量和非线性输出差值生成目标控制量。计算机设备可以根据目标控制量对被控对象进行控制。具体的，计算机设备可以根据被控对象与不包括非线性因素的理想被控对象之间的非线性输出差值，对反馈控制量进行增益补偿，得到目标控制量。计算机设备可以根据目标控制量对被控对象进行跟踪控制，使得被控对象的目标输出信号与输入信号保持一致，实现准确的对被控对象进行零相位跟踪控制。在其中一个实施例中，计算机设备在将目标控制量输入被控对象，以此对被控对象进行控制时，同时输入被控对象的还可以包括外部扰动信号。外部扰动信号是指被控对象所处的外界环境对被控对象控制的干扰信号。
在其中一个实施例中，计算机设备可以在根据目标控制量对被控对象进行控制后，获取被控对象根据跟踪控制输出的目标输出信号，重复根据目标输出信号对输入信号进行反馈调整，循环、持续的对被控对象进行准确的跟踪控制。
在本实施例中，计算机设备通过被控对象所对应的非线性环节确定会产生延迟周期，根据延迟周期提前获取被控对象对应的输入信号，避免控制过程的控制延迟造成控制误差，保证准时对被控对象进行控制。计算机设备通过对输入信号进行零相位补偿得到指令信号，使得被控对象的输入信号与输出信号保持一致，输入信号与输出信号的相位在全频率域内为0。计算机设备根据被控对象的目标输出信号对指令信号进行反馈补偿和增益补偿，基于反馈控制量与非线性输出差值生成目标控制量，在多次控制的过程中，根据目标控制量每次都对被控对象进行精确的跟踪控制，有效的提高了对被控对象跟踪控制的准确性。
在一个实施例中，获取被控对象对应的目标输出信号以及非线性输出差值的步骤包括：调用理想对象模型，将目标控制量输入理想对象模型，得到理想输出信号；将目标输出信号与理想输出信号进行比对，得到被控对象对应的非线性输出差值。
理想对象模型是指被控对象在理想状态下所对应的数学模型，在理想状态下，可以不考虑非线性环节因素对被控对象的影响。理想对象模型可以用于表示被控对象在理想状态下的输入信号与输出信号之间的关系。理想对象模型可以是用户根据实际应用场景下的被控对象预先设置的，不同的被控对象所对应的理想对象模型也可以是不同的。计算机设备可以调用预先设置的理想对象模型，在根据目标控制量对被控对象进行控制的同时，将目标控制量输入至理想对象模型中。计算机设备可以通过理想对象模型对目标控制量进行运算，得到理想控制模型输出的理想输出信号，理想输出信号可以表示被控对象在理想状态下根据目标控制量进行控制后输出的信号。
在其中一个实施例中，由于电流环响应相较于机械响应更快，因此可以忽略电流环节。被控对象的实际数学模型Gp(s)可以通过设置后表示为：
Figure BDA0002298822810000081
其中，s表示被控对象对应的控制变量，m表示被控对象对应的质量，B表示被控对象对应的粘性摩擦。
对应的，理想被控对象模型Gn(s)可以表示为：
Figure BDA0002298822810000082
因此，被控对象对应的零阶保持采样模型Gn(z-1)可以表示为：
Figure BDA0002298822810000083
其中，z-1表示单位非线性环节，T表示采样周期，m表示质量。
计算机设备可以根据理想对象模型，获取被控对象根据目标控制量在不包括非线性因素的情况下输出的理想输出信号。计算机设备可以将理想输出信号与被控对象输出的目标输出信号进行比对，计算理想输出信号与目标输出信号之间的差值，确定理想输出信号与目标输出信号之间的差值作为被控对象对应的非线性输出差值。非线性输出差值可以表示被控对象在考虑非线性环节和不考虑非线性环节两种情况下对应的不同输出信号，非线性输出差值可以用于反映理想对象模型和实际控制系统的差异性。
在本实施例中，计算机设备可以根据设计的理想对象模型，在将目标控制量输入被控对象的同时也输入至理想对象模型中，根据理想对象模型对目标控制量进行运算，得到被控对象所对应的理想输出信号。计算机设备可以将被控对象的目标输出信号与理想输出信号进行比对，得到非线性输出差值。通过非线性输出差值反映非线性环节因素的影响，进而通过非线性输出差值对反馈控制量进行增益补偿，根据补偿后的目标控制量对被控对象进行控制，有效的提高了每次对被控对象进行跟踪控制的准确性。
在一个实施例中，计算机设备在将目标输出信号与理想输出信号进行比对之前，还可以将目标输出信号进行滤波，得到滤波后的目标输出信号。具体的，在被控对象根据目标控制量进行控制输出目标输出信号后，计算机设备采集被控对象的目标输出信号过程中可以存在噪声信号。因此，计算机设备可以对采集到的目标输出信号进行滤波，筛除掉目标输出信号中的噪声信号，得到滤波后的目标输出信号。计算机设备可以将滤波后的目标输出信号与理想输出信号进行比对，得到被控对象所对应的非线性输出差值。
在本实施例中，计算机设备通过将目标输出信号进行滤波，利用滤波后的目标输出信号与理想输出信号进行比对，从而得到更加准确的非线性输出差值。进而根据非线性输出差值对反馈控制量进行增益补偿，得到目标控制量，有效的提高了根据目标控制量对被控对象进行跟踪控制的准确性。
在一个实施例中，基于反馈控制量和非线性输出差值生成目标控制量的步骤包括：调用扰动评估模型，将非线性输出差值输入至扰动评估模型，得到增益补偿量；根据增益补偿量和反馈控制量生成目标控制量。
扰动评估模型可以是扰动观测器对应的模型，计算机设备可以通过扰动评估模型将外部扰动信号造成的被控对象与理想对象模型之间的差异等效到控制输入，评估出等效扰动，以此对反馈控制量进行增益补偿，实现对扰动信号的完全控制。
计算机设备可以将非线性输出差值输入至扰动评估模型，通过扰动评估模型对非线性输出差值进行扰动等效运算，得到扰动评估模型输出的增益补偿量。计算机设备可以根据增益补偿量对反馈控制量进行等效补偿，生成目标控制量。
在其中一个实施例中，扰动观测器的控制器可以为PID(ProportionIntegrationDifferentiation，比例-积分-微分控制器)控制器。扰动观测器的控制器CDO(z-1)可以表示为：
Figure BDA0002298822810000101
其中，Kp_DO表示比例控制参数，Ki_DO表示积分控制参数，Kd_DO表示微分控制参数。Z-1表示单位非线性环节。
在其中一个实施例中，举例说明，极点可以确定为一对共轭极点和一个实极点。对应的，比例、积分和微分控制参数分别可以表示为：
Kd_DO＝m·(2·ζ·wn+p3)
Kp_DO＝m·(wn 2+2·ζ·wn·p3)
Ki_DO＝m·p3·wn 2
其中，m表示质量，ζ表示阻尼比，wn表示无阻尼自然频率，p3表示实极点。
在本实施例中，计算机设备可以通过扰动评估模型对非线性输出差值进行运算，得到增益补偿量。根据增益补偿量和反馈控制量生成目标控制量，对外部扰动信号进行等效补偿，从而起到扰动抑制的作用，得到更加准确的目标控制量，进而有效的提高了根据目标控制量对被控对象进行跟踪控制的准确性。
在一个实施例中，根据目标输出信号对指令信号进行反馈补偿，得到反馈控制量的步骤包括：将目标输出信号与指令信号进行比对，得到信号传递差值；调用反馈补偿模型，基于信号传递差值和指令信号生成反馈控制量。
计算机设备可以获取被控对象根据目标控制量进行控制输出的目标输出信号，将目标输出信号与指令信号进行比对，计算目标输出信号与指令信号之间的差值，确定目标输出信号与指令信号之间的差值作为信号传递差值。信号传递差值可以表示期望的输入信号与被控对象实际输出的目标输出信号之间存在的差异。
计算机设备可以调用反馈补偿模型，反馈补偿模型可以是用户预先设计反馈补偿器对应的模型。计算机设备可以根据反馈补偿模型对信号传递差值和指令信号进行运算，得到反馈补偿模型输出的反馈控制量。反馈控制量为根据指令信号生成的用于控制被控对象的物理量。计算机设备可以通过被控对象的目标输出信号，对指令信号进行反馈控制，有效的提高了反馈控制量的准确性。
在其中一个实施例中，为了使控制系统具有较快的响应特征，用户可以根据实际需求将反馈补偿器设计为PD控制器。反馈补偿器所对应的反馈补偿模型CF(z-1)具体可以表示为：
Figure BDA0002298822810000111
其中，z-1表示单位非线性环节，T表示采样周期。Kp_f表示积分控制参数，Kd_f表示比例控制参数。
在其中一个实施例中，根据目标输出信号以及非线性输出差值进行反馈补偿和增益补偿形成了闭环系统。以上述实施例中的例子说明，闭环系统的传递函数GCL(z-1)可以表示为：
Figure BDA0002298822810000112
在本实施例中，计算机设备根据目标输出信号与指令信号比对得到信号传递差值，利用信号传递差值对指令信号进行反馈控制，生成反馈控制量，以此更加准确的对被控对象进行控制，有效的提高了对被控对象进行跟踪控制的准确性。
在一个实施例中，为了将被控对象从输入信号到目标输出信号的相位差在全频率域内补偿为0，保证输入信号与目标输出信号一致，可以将实施例中闭环系统的传递函数取逆，得到零相位补偿函数。从而使得计算机设备在对输入信号进行零相位补偿后使得被控对象的目标输出信号与输入信号相同，以此实现了准确的对被控对象的零相位跟踪控制。
在其中一个实施例中，零相位补偿函数Gz(z-1)可以表示为：
Figure BDA0002298822810000113
其中，零相位补偿函数中的参数与上述实施例中所对应参数表示内容相同，故在此不再赘述。可以理解的，在本实施例中，被控对象所对应的输入信号需要超前7个周期获取。
应该理解的是，虽然图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种基于伺服驱动的跟踪控制装置300包括：零相位补偿模块302、反馈补偿模块304和扰动补偿模块306，其中：
零相位补偿模块302，用于获取被控对象所对应的非线性环节，根据非线性环节确定延迟周期；根据延迟周期提前获取被控对象对应的输入信号；对输入信号进行零相位补偿，得到指令信号。
反馈补偿模块304，用于获取被控对象对应的目标输出信号以及非线性输出差值；根据目标输出信号对指令信号进行反馈补偿，得到反馈控制量。
扰动补偿模块306，用于基于反馈控制量和非线性输出差值生成目标控制量，根据目标控制量对被控对象进行控制。
在本实施例中，计算机设备通过被控对象所对应的非线性环节确定会产生延迟周期，根据延迟周期提前获取被控对象对应的输入信号，避免控制过程的控制延迟造成控制误差，保证准时对被控对象进行控制。计算机设备通过对输入信号进行零相位补偿得到指令信号，使得被控对象的输入信号与输出信号保持一致，输入信号与输出信号的相位在全频率域内为0。计算机设备根据被控对象的目标输出信号对指令信号进行反馈补偿和增益补偿，基于反馈控制量与非线性输出差值生成目标控制量，在多次控制的过程中，根据目标控制量每次都对被控对象进行精确的跟踪控制，有效的提高了对被控对象跟踪控制的准确性。
在一个实施例中，上述反馈补偿模块304还用于将目标输出信号与指令信号进行比对，得到信号传递差值；调用反馈补偿模型，基于信号传递差值和指令信号生成反馈控制量。
在一个实施例中，上述扰动补偿模块306还用于调用理想对象模型，将目标控制量输入理想对象模型，得到理想输出信号；将目标输出信号与理想输出信号进行比对，得到被控对象对应的非线性输出差值。
在一个实施例中，上述扰动补偿模块306还用于将目标输出信号进行滤波，得到滤波后的目标输出信号；将滤波后的目标输出信号与理想输出信号进行比对。
在一个实施例中，上述扰动补偿模块306还用于调用扰动评估模型，将非线性输出差值输入至扰动评估模型，得到增益补偿量；根据增益补偿量和反馈控制量生成目标控制量。
关于基于伺服驱动的跟踪控制装置的具体限定可以参见上文中对于基于伺服驱动的跟踪控制方法的限定，在此不再赘述。上述基于伺服驱动的跟踪控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是伺服驱动设备、个人计算机等计算机设备中的至少一种，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于伺服驱动的跟踪控制方法。
本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述基于伺服驱动的跟踪控制方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述基于伺服驱动的跟踪控制方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于伺服驱动的跟踪控制方法，所述方法包括：
获取被控对象所对应的非线性环节，根据所述非线性环节确定延迟周期；
根据所述延迟周期提前获取所述被控对象对应的输入信号；
对所述输入信号进行零相位补偿，得到指令信号；
获取所述被控对象对应的目标输出信号以及非线性输出差值，所述非线性输出差值为所述被控对象在包括非线性环节因素的目标输出信号，与不包括所述非线性环节因素的理想输出信号的差值；
根据所述目标输出信号对所述指令信号进行反馈补偿，得到反馈控制量；
通过扰动评估模型，基于所述非线性输出差值确定增益补偿量，根据所述增益补偿量对所述反馈控制量进行增益补偿，得到目标控制量，根据所述目标控制量对所述被控对象进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标输出信号对所述指令信号进行反馈补偿，得到反馈控制量包括：
将所述目标输出信号与所述指令信号进行比对，得到信号传递差值；
调用反馈补偿模型，基于所述信号传递差值和所述指令信号生成反馈控制量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述被控对象对应的目标输出信号以及非线性输出差值包括：
调用理想对象模型，将所述目标控制量输入所述理想对象模型，得到理想输出信号；
将所述目标输出信号与所述理想输出信号进行比对，得到所述被控对象对应的非线性输出差值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述目标输出信号进行滤波，得到滤波后的目标输出信号；
将所述目标输出信号与所述理想输出信号进行比对包括：
将所述滤波后的目标输出信号与所述理想输出信号进行比对。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于进行所述零相位补偿的零相位补偿函数Gz(z-1)表示为：
Figure FDA0002680514220000021
其中，z-1表示单位非线性环节，T表示采样周期，m表示质量，Kp_f表示积分控制参数，Kd_f表示比例控制参数。
6.一种基于伺服驱动的跟踪控制装置，其特征在于，所述装置包括：
零相位补偿模块，用于获取被控对象所对应的非线性环节，根据所述非线性环节确定延迟周期；根据所述延迟周期提前获取所述被控对象对应的输入信号；对所述输入信号进行零相位补偿，得到指令信号；
反馈补偿模块，用于获取所述被控对象对应的目标输出信号以及非线性输出差值，所述非线性输出差值为所述被控对象在包括非线性环节因素的目标输出信号，与不包括所述非线性环节因素的理想输出信号的差值；根据所述目标输出信号对所述指令信号进行反馈补偿，得到反馈控制量；
扰动补偿模块，用于通过扰动评估模型，基于所述非线性输出差值确定增益补偿量，根据所述增益补偿量对所述反馈控制量进行增益补偿，得到目标控制量，根据所述目标控制量对所述被控对象进行控制。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述反馈补偿模块还用于将所述目标输出信号与所述指令信号进行比对，得到信号传递差值；调用反馈补偿模型，基于所述信号传递差值和所述指令信号生成反馈控制量。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述扰动补偿模块还用于调用理想对象模型，将所述目标控制量输入所述理想对象模型，得到理想输出信号；将所述目标输出信号与所述理想输出信号进行比对，得到所述被控对象对应的非线性输出差值。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
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