[發明專利]基于橢圓吸引律和等效擾動擴張狀態補償的用于電機伺服系統的離散重復控制方法

有效

• 申請號: 201710742945.4
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107544244B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 胡軼;鄒勝祥;許欣;胡志云;翁丁恩
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種基于橢圓吸引律和等效擾動擴張狀態補償的用于電機伺服系統的離散重復控制方法，被控對象為周期伺服系統，其特征在于：包括以下步驟：

1)給定周期參考信號r_k，滿足

r_k＝±r_k-N (1)

其中，N為參考信號的周期，r_k,r_k-N分別表示k,k-N時刻的參考信號；

2)構造等效擾動

其中，N為參考信號的周期，d_k表示k時刻的等效擾動信號，w_k,w_k-N分別表示k,k-N時刻的干擾信號；

3)構造離散時間橢圓吸引律

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時刻跟蹤誤差，y_k為k時刻系統輸出；ρ、ε、λ為可調整參數，δ為定義的橢圓函數分段邊界系數，其取值范圍滿足ε＞0,0＜ρ＜1，δ＞0，且

4)構造具有干擾抑制項的誤差動態方程

將干擾抑制措施嵌入吸引律(3)，構造如下理想誤差動態：

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時刻的等效擾動；

5)依據理想誤差動態式(4)，構造具有等效擾動擴張補償的重復控制器帶有擴張狀態觀測器的誤差動態方程為：

其中，表示k+1時刻的等效擾動的觀測值；

構建的擴張狀態觀測器為：

其中，為對誤差e_k+1的估計，為對誤差e_k的估計，β₁為關于誤差的觀測器增益系數，β₂為關于等效擾動的觀測器增益系數，r_k+1表示k+1時刻的參考信號，y_k+1-N,y_k,y_k-N分別表示k+1-N,k,k-N時刻的系統輸出，u_k,u_k-N分別表示k,k-N時刻的控制器輸入；

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時刻的輸入和輸出信號，w_k為k時刻的干擾信號；A(q^-1)和B(q^-1)為q^-1的多項式，q^-1是一步延遲算子，n為A(q^-1)的階數，m為B(q^-1)的階數；a₁,...,a_n,b₀,...,b_m為系統參數且b₀≠0,n≥m；d為整數，且d≥1；

具有等效擾動擴張補償的重復控制器為：

重復控制器(8)也可表達成

u_k＝±u_k-N+v_k (9)

其中，

將u_k作為伺服對象的控制器輸入，可量測獲得伺服系統輸出信號y_k，跟隨參考信號r_k變化。