[發明專利]一種基于IPSO的擴展隱式廣義預測的伺服系統位置的控制方法

有效

• 申請號: 201510560273.6
• 申請日: 2015-09-06
• 公開（公告）號: CN105159082B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 姚建均;余瀚;肖蕊;陳碩;王濤;牛慶濤;孫程
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于伺服系統控制領域，是一種基于IPSO的擴展隱式廣義預測的伺服系統位置的控制方法。

背景技術

伺服系統在許多方面有著廣泛的用途，如數控機床，機器人。對伺服系統的精確控制不僅關系到產品的質量，更是保障生產效果。因此研究伺服系統的控制具有非常強的現實意義。

自從Richalct等人提出來了大范圍預測控制概念以來，人們對于預測控制的研究一直進行著，在Richalct基礎上clarke等人提出來了廣義預測控制自校正器，該算法以carima模型為基礎，采用了長時段的優化性能指標，結合辨識和自校正機制，具有較強的魯棒性和模型要求低等特點，并具有廣泛的適用范圍。

在檢索文獻及專利中也有不少關于廣義預測算法。如基于廣義預測控制優化的水箱液位控制方法(公開號：CN 104076831 A)，其特點是采集各時刻水箱液位的高度和入水閥門開度的數據，根據采集的數據，基于廣義預測優化控制算法辨識計算當前時刻入水閥門的PID參數，根據當前時刻如水閥門的PID控制器參數，控制入水閥門開度，進而控制水箱液位。該算法依舊采用傳統廣義預測控制，利用最小二乘法進行辨識，并且在模型構建上忽略了系統非線性。

發明內容

本發明的目的在于提供自動控制技術領域中的一種基于IPSO的擴展隱式廣義預測的伺服系統位置的控制方法。

本發明的目的是這樣實現的：

基于IPSO的擴展隱式廣義預測的伺服系統位置的控制方法，述方法包括：

(1)采集各時刻的伺服系統的位置的數據；

(2)根據采集的數據利用輔助模型最小二乘法辨識當前時刻伺服系統的隱式廣義預測模型；

(3)根據采集的數據以及辨識出來的隱式廣義預測模型的預測輸出值利用粒子群算法進行系統模型的非線性部分的辨識

(4)根據當前的伺服系統的位置，進行伺服系統的位置控制；使之按照預定的軌跡進行運動；

(5)進入下一個時刻返回步驟(1)；

所述根據采集的數據利用輔助模型最小二乘法辨識當前時刻伺服系統的隱式廣義預測模型具體包括如下步驟：

根據丟番圖預測方程可得n個并列預報器為

y(k)，u(k)，d_nl(k)，f(k)分別表示系統的輸出、輸入，系統的非線性部分和開環預測向量；

y(k+n)＝g_n-1Δu(k)+…+g₀Δu(k+n-1)+f(k+n)+d_nl(k+n)

令X(k)＝[Δu(k),Δu(k+1),…,Δu(k+n-1),1],θ(k)＝[g_n-1,g_n-1,…,g₀,f(k+n)]^T，

y(k+n)＝X(k)θ(k)+d_nl(k+n)

輸出預測值為

y(k+n/k)＝X(k)θ(k)+d_nl(k+n)或y(k/k-n)＝X(k-n)θ(k)+d_nl(k)

輔助模型最小二乘法的遞推式為

式中，λ₁為遺忘因子，0＜λ₁＜1，

所得θ(k)的估計值g₀,g₁,…,g_n-1和f(k+n)，k時刻n步估計值算出：

式中，X(k)＝[Δu(k),Δu(k+1),…,Δu(k+n-1),1]，Δu(k),Δu(k+1),…,Δu(k+n-1)根據誤差校正得：

式中，p為模型時域長度(p≥n)，h₂,h₃,…,h_p為誤差校正系數；

為預測誤差，h₂＝h₃＝…＝h_p＝1；

由f與Y₀的等價性，得到下一時刻的預測向量f為

所述根據采集的數據以及辨識出來的隱式廣義預測模型的預測輸出值利用粒子群算法進行系統模型的非線性部分的辨識的步驟是：

非線性只與輸入量有關，即d_nl＝au(k)^b，適應值函數為