[發(fā)明專利]基于橢圓吸引律和等效擾動(dòng)擴(kuò)張狀態(tài)補(bǔ)償?shù)挠糜陔姍C(jī)伺服系統(tǒng)的離散重復(fù)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710742945.4
• 申請(qǐng)日: 2017-08-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107544244B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡軼;鄒勝祥;許欣;胡志云;翁丁恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

1.一種基于橢圓吸引律和等效擾動(dòng)擴(kuò)張狀態(tài)補(bǔ)償?shù)挠糜陔姍C(jī)伺服系統(tǒng)的離散重復(fù)控制方法，被控對(duì)象為周期伺服系統(tǒng)，其特征在于：包括以下步驟：

1)給定周期參考信號(hào)r_k，滿足

r_k＝±r_k-N (1)

其中，N為參考信號(hào)的周期，r_k,r_k-N分別表示k,k-N時(shí)刻的參考信號(hào)；

2)構(gòu)造等效擾動(dòng)

其中，N為參考信號(hào)的周期，d_k表示k時(shí)刻的等效擾動(dòng)信號(hào)，w_k,w_k-N分別表示k,k-N時(shí)刻的干擾信號(hào)；

3)構(gòu)造離散時(shí)間橢圓吸引律

e_k+1＝(1-ρ)e_k-ε|e_k|^λfal_ellipse(e_k,δ) (3)

其中，

其中，e_k＝r_k-y_k表示k時(shí)刻跟蹤誤差，y_k為k時(shí)刻系統(tǒng)輸出；ρ、ε、λ為可調(diào)整參數(shù)，δ為定義的橢圓函數(shù)分段邊界系數(shù)，其取值范圍滿足ε＞0,0＜ρ＜1，δ＞0，且

4)構(gòu)造具有干擾抑制項(xiàng)的誤差動(dòng)態(tài)方程

將干擾抑制措施嵌入吸引律(3)，構(gòu)造如下理想誤差動(dòng)態(tài)：

e_k+1＝(1-ρ)e_k-ε|e_k|^λfal_ellipse(e_k,δ)-d_k+1 (4)

其中，d_k+1表示k+1時(shí)刻的等效擾動(dòng)；

5)依據(jù)理想誤差動(dòng)態(tài)式(4)，構(gòu)造具有等效擾動(dòng)擴(kuò)張補(bǔ)償?shù)闹貜?fù)控制器帶有擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的誤差動(dòng)態(tài)方程為：

其中，表示k+1時(shí)刻的等效擾動(dòng)的觀測(cè)值；

構(gòu)建的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器為：

其中，為對(duì)誤差e_k+1的估計(jì)，為對(duì)誤差e_k的估計(jì)，β₁為關(guān)于誤差的觀測(cè)器增益系數(shù)，β₂為關(guān)于等效擾動(dòng)的觀測(cè)器增益系數(shù)，r_k+1表示k+1時(shí)刻的參考信號(hào)，y_k+1-N,y_k,y_k-N分別表示k+1-N,k,k-N時(shí)刻的系統(tǒng)輸出，u_k,u_k-N分別表示k,k-N時(shí)刻的控制器輸入；

式中，

A′(q^-1)＝a₁+a₂q^-1+…+a_nq^-n+1＝q(A(q^-1)-1)

A(q^-1)＝1+a₁q^-1+…+a_nq^-n

B(q^-1)＝b₀+b₁q^-1+…+b_mq^-m

滿足伺服對(duì)象

A(q^-1)y_k＝q^-dB(q^-1)u_k+w_k (7)

其中，d表示延遲，u_k和y_k分別表示k時(shí)刻的輸入和輸出信號(hào)，w_k為k時(shí)刻的干擾信號(hào)；A(q^-1)和B(q^-1)為q^-1的多項(xiàng)式，q^-1是一步延遲算子，n為A(q^-1)的階數(shù)，m為B(q^-1)的階數(shù)；a₁,...,a_n,b₀,...,b_m為系統(tǒng)參數(shù)且b₀≠0,n≥m；d為整數(shù)，且d≥1；

具有等效擾動(dòng)擴(kuò)張補(bǔ)償?shù)闹貜?fù)控制器為：

重復(fù)控制器(8)也可表達(dá)成

u_k＝±u_k-N+v_k (9)

其中，

將u_k作為伺服對(duì)象的控制器輸入，可量測(cè)獲得伺服系統(tǒng)輸出信號(hào)y_k，跟隨參考信號(hào)r_k變化。