[發明專利]一種伺服系統的無模型魯棒自適應優化方法

有效

• 申請號: 201710611458.4
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107561929B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 甘明剛;張蒙;陳杰;竇麗華;張弛;趙金剛;白永強
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 11120 北京理工大學專利中心
• 代理人: 李微微;仇蕾安

本發明公開了一種伺服系統的魯棒自適應優化方法，首先，在系統模型完全未知的情況下，給定初始穩定控制律，利用無模型自適應動態規劃算法迭代得到最優控制律；然后，通過觀測系統狀態變量判斷系統是否保持穩定；在參數跳變導致系統不穩定時，利用有限時間穩定條件得到新的穩定初始控制量，并采用無模型自適應動態規劃算法重新迭代尋優，得到新的使系統穩定的最優控制律。本發明保證了系統在最優控制的同時始終保持穩定，提高了系統的魯棒性能。

技術領域

本發明屬于直流電機伺服控制技術領域，具體涉及一種伺服系統的魯棒自適應優化方法。

背景技術

在伺服系統的無模型優化控制中，由于負載變化和外部干擾等不確定性因素的存在，系統模型參數經常發生跳變，對系統的動態穩定性和穩態精度等控制性能產生很大影響。

傳統的線性定常系統的無模型自適應動態規劃方法可以在系統模型參數未知的情況下利用系統狀態和控制輸入進行在線迭代，得到最優控制律。但是，在復雜環境下，負載變化和外部擾動等將使系統模型發生變化，導致傳統方法得到的最優控制系統瞬態性能惡化，甚至不能保持穩定。

發明內容

有鑒于此，針對參數的快速變化，本發明采用一種伺服系統的魯棒自適應優化方法，可保證系統在最優控制的同時始終保持穩定，提高了系統的魯棒性能。

一種伺服系統的優化方法，包括如下步驟：

步驟一、對于狀態空間方程為形式的直流電機伺服控制系統，基于給定的反饋增益初始值，獲得最優反饋增益K^*，并將u＝-K*x作為最優控制律，對系統進行控制；其中，x為系統狀態量，u為系統控制量，A和B為系統參數矩陣；

步驟二、在采用最優控制律對系統進行控制的同時，檢測狀態變量x(t)的值，判定系統是否滿足有限時間穩定的條件：當不滿足時，撤走步驟一得到的最優控制，獲得新的反饋增益初始值，返回步驟一，繼續基于該新的反饋增益初始值計算最優反饋增益K^*，以獲得最優控制律，對系統進行控制，并繼續執行步驟二；如此反復，直到結束控制過程；

其中，獲得所述新的反饋增益初始值的方法如下：

步驟21、獲得系統參數矩陣A和B的真值；

步驟22、考慮系統的跳變，將直流電機伺服控制系統的狀態空間方程改寫為：

其中，ΔA和ΔB分別為系統參數矩陣A和B對應的變化量；

步驟23、定義K_s為考慮跳變的直流電機伺服控制系統保持有限時間穩定的反饋增益：

其中，t₀為初始時刻，T為正時間常數；m×n的矩陣函數L(t)和n×n的矩陣函數W(t)定義在遞增的離散時間序列上：

l是正整數；

并滿足以下三個條件：

1、對所有t∈[t₀,t₀+T]，

2、對i＝0,1,…,l，

其中

上式中λ_max()表示取矩陣的最大特征值；

3、對i＝0,1,…,l，

其中，n表示狀態量x的維數；m是控制量u的維數；