[發明專利]基于反雙曲正弦吸引律的離散雙周期重復控制器

有效

• 申請號: 201810940851.2
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN108983615B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 鄔玲偉;林志明;梅盼;陳光;嚴求真
• 申請（專利權）人: 臺州學院
• 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

本發明公開了一種基于反雙曲正弦吸引律的離散雙周期重復控制器，給定環節產生周期對稱的參考信號，構造周期反饋環節；根據不同周期的參考信號，分別基于反雙曲正弦吸引律構造出理想誤差動態；依據理想誤差動態，構造e/v信號轉換模塊，其輸出信號用于子重復控制器的修正量，并以并聯方式組合成離散雙周期重復控制器；繼而計算出其輸出信號作為伺服對象的輸入，使伺服系統跟隨參考信號變化。具體的控制器參數整定工作可依據不同周期干擾的幅值和表征系統跟蹤誤差收斂性能和穩態性能的指標進行，且給出了表征跟蹤誤差收斂性能和穩態性能的單調減區域、絕對吸引層和穩態誤差帶邊界的表達式。本發明提供一種時域設計的、兼有快速抑制多周期干擾、動態品質良好、減少內存占用量以及高控制精度的基于反雙曲正弦吸引律的離散雙周期重復控制器。

技術領域

本發明涉及周期參考/干擾信號下的重復控制器，適用于工業控制中的離散重復控制方法。

背景技術

多年來，周期信號的跟蹤和干擾抑制問題一直是眾多學者關注的課題。現有的重復控制技術主要集中于基于內模原理的頻域設計方法。內模原理的本質是將信號的產生多項式嵌入穩定的閉環系統中，內模輸出就會對輸入信號逐周期累加，完全抑制與其具有相同頻率的周期性干擾，解決周期信號跟蹤和干擾抑制問題。這種控制技術已經廣泛應用于電機伺服系統、電力電子逆變器、硬盤/光盤伺服系統及其它重復運行過程。

工程實現時采用計算機控制技術，控制系統多是以離散時間方式實現。離散重復控制器設計主要有兩種途徑：一種是通過對連續重復控制器離散化得到；另一種是直接針對離散時間系統進行控制器設計。取采樣周期T_s，使得參考信號周期為采樣周期的整數倍，記每個周期中的采樣點個數為N，即T＝NT_s。這樣，離散周期信號內模為其所占用的內存單元數目至少為N。針對正弦信號的跟蹤/抑制問題，只構造正弦內模便可達目的。現有的重復控制器設計大多在頻域中進行的，且大多是單周期干擾抑制研究，但多周期干擾抑制研究卻非常少。如果參考信號由多個周期的疊加而成，且參考信號的周期為子周期相乘或遠大于子周期，例如周期為11s和13s疊加而成的參考信號，則參考信號的公共周期為11*13s＝143s，遠大于11s和13s；若采用單周期重復控制器至少需要143/T_s個存儲單元，而且重復控制器需要前一周期的歷史數據，存在一個周期的控制時滯；因此，跟蹤誤差至少在一個控制周期(143s)后才開始收斂，會出現周期干擾抑制非常緩慢和內存占用量較多等現象；這類情況不宜采用常規的單周期重復控制方法設計控制器。

發明內容

為了克服已有單周期重復控制技術抑制多周期干擾緩慢、動態品質較差以及控制時滯過長等不足，本發明提供了一種快速抑制多周期干擾、動態品質良好以及高控制精度的基于反雙曲正弦吸引律的離散雙周期重復控制器，且設計過程在時域進行。采用這種雙周期重復控制技術能夠實現周期參考信號跟蹤任務，同時快速消除多周期干擾，且大大減少內存占用量。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案是：

一種基于反雙曲正弦吸引律的離散雙周期重復控制器，所述控制方法包括以下步驟：

1)給定參考信號r_k是周期為M和N的兩個不同周期信號疊加而成的，滿足

其中，r_k為k時刻的給定參考信號，M和N分別表示一周期的采樣點數，正整數且M≠N，為k，k-M時刻周期為M的參考信號，為k，k-N時刻周期為N的參考信號；定義跟蹤誤差e_k＝r_k-y_k；

2)依據參考信號的周期特性，分別構造如下不同周期的等效干擾：

其中，為k+1時刻周期為M的等效干擾信號，為k+1時刻周期為N的等效干擾信號；和分別為k+1，k+1-M時刻周期為M的干擾信號；和分別為k+1，k+1-N時刻周期為N的干擾信號；