[發明專利]一種非光滑反饋輸出控制器和接入控制系統模型

在審

• 申請號: 201710423068.4
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107132766A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 曹海青;姚志英
• 申請（專利權）人: 首都經濟貿易大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京久維律師事務所11582
• 代理人: 邢江峰

技術領域

本發明涉及控制過程擾動抑制領域,具體為一種非光滑反饋輸出控制器。

背景技術

在系統控制過程中,各種擾動無時不刻地影響著系統的性能。科學合理、快速、高效地進行控制過程中的擾動抑制，對提高系統的控制性能有著十分重要的意義。

目前有關控制過程的擾動抑制主要是通過一定的算法對控制過程中擾動進行抑制，目前主要采用的方法有濾波法、線性負反饋法和非光滑反饋法；濾波法主要通過濾波算法將不符合濾波規則的信號作為擾動過濾，隔離擾動信號對控制過程的影響，濾波法對已知頻率范圍的擾動抑制效果較好，對未知擾動的抑制效果較差，同時容易隔離同頻率的有用信號；線性負反饋法將控制系統的輸出通過線性負反饋的方式與控制系統的輸入疊加作為控制過程的最終輸入，通過控制系統輸出中所蘊含的擾動信息與控制過程中的擾動相互抵消來進行擾動的抑制，線性負反饋法對反饋系數的依賴程度較高，對常值擾動抑制效果較好，而對時變擾動和不確定性擾動抑制效果不太理想；非光滑反饋擾動抑制算法主要是應用系統的輸出信號和輸出信號的微分信號運算器運算器，應用非光滑控制器構成了非光滑反饋控制算法，將非光滑反饋控制算法的輸出和系統輸入相疊加作為系統控制的最終輸入信號，利用非光滑反饋控制算法重構系統輸出中蘊含的擾動信息，并與系統所受到的擾動進行相抵消實現控制系統的擾動抑制；非光滑反饋擾動抑制方法能很好地抑制各種不同類型的擾動，但目前所采用的非光滑反饋擾動抑制方法參數整定過程比較復雜，對參數的依賴性較強。

目前擾動抑制方法主要存在以下不足之處：1、擾動抑制的速度較慢；2、擾動方法的參數整定比較復雜；3、對不同類型擾動抑制的魯棒性較差；4、對不同類型擾動的抑制效果不盡相同。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種非光滑反饋輸出控制器，以解決控制過程中擾動的快速抑制，不同擾動的高效抑制和擾動抑制算法參數整定的簡潔性。

本發明所解決的技術問題采用以下技術方案實現：

一種非光滑反饋輸出控制器，具體如下：

數學表達式為：

n與m互質,m為奇數,n為自然數,

0＜k₁＜1,0＜α₂＜1,0＜k₂＜1

所述數學表達式是以有界擾動二階積分系統為對象所設計得到，有界擾動二階積分系統的表達式為：

其中|d(t)|≤L,L>0且為常量。

上述技術方案中，所述非光滑反饋輸出控制器控制流程為：

步驟一，將非光滑反饋輸出控制器代入控制系統中，通過計算得出控制系統控制器的輸出信號對應的微分信號運算器運算器，將控制系統控制器的輸出信號和控制系統控制器的輸出信號的微分信號運算器運算器作為非光滑反饋輸出控制器的輸入；

步驟二，將非光滑反饋輸出控制器的輸出和控制系統控制器的輸入相疊加，作為控制系統控制器的輸入；

步驟三，控制系統控制器的輸出和擾動相疊加后的信號作為控制對象的輸入信號，驅動控制對象執行相應的功能，并將控制對象的狀態作為控制系統的輸出。

一種非光滑輸出反饋控制器接入控制系統的模型，擾動信號發生器與時鐘控制器連接，系統控制信號發生器和非光滑輸出反饋控制器的輸出端分別與加法運算器連接，所述加法運算器順序連接微分信號運算器和輸出顯示器，所述微分信號運算器輸出端與非光滑輸出反饋控制器的輸入端連接。

本發明的有益效果是：非光滑反饋輸出控制器以控制系統的輸出信號和它的微分信號運算器為源，利用非光滑反饋控制器進行控制過程的擾動重構，實現與控制過程所受擾動的相互抵消來實現控制過程的擾動抑制；與現有方法相比，本發明的有益效果是：1、擾動抑制速度快，2、不同擾動抑制率高，3、算法中參數整定簡單。

附圖說明

圖1為非光滑輸出反饋控制器接入控制系統的模型。

圖2為非光滑輸出反饋控制器對不同常值擾動的抑制情況。其中圖2a為常值擾動，圖2b為常值擾動的抑制情況，圖2c為常值擾動的抑制情況局部放大圖。

圖3為非光滑輸出反饋控制器對不同時變規則性擾動的抑制情況。其中圖3a為時變規則性擾動，圖3b為時變規則性擾動的抑制情況，圖3c為時變規則性擾動的抑制情況局部放大圖。

圖4為非光滑輸出反饋控制器對不同時變無規則有界擾動的抑制情況。其中圖4a時變無規則有界擾動，圖4b時變無規則有界擾動的抑制情況，圖4c時變無規則有界擾動的抑制情況局部放大圖。