[發明專利]一種采用干擾差分補償的離散時間控制器吸引律設計方法

有效

• 申請號: 201810951946.4
• 申請日: 2018-08-21
• 公開（公告）號: CN109100938B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 孫明軒;胡志云;李威;張鈺
• 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

一種采用干擾差分抑制策略的離散時間控制器吸引律設計方法，給定模塊產生參考信號；依據給定參考信號的具體形式，構造相應的干擾差分補償反饋環節，其輸出信號用于離散時間控制器中的干擾補償；基于吸引律構建理想誤差動態，依據理想誤差動態設計離散時間控制器，將當前的控制器計算獲得的信號作為伺服對象的輸入。具體的控制器參數整定可依據表征系統收斂性能的指標進行，且提供了表征跟蹤誤差收斂過程的穩態誤差帶、絕對吸引層和單調減區域的具體表達式。本發明提供的離散時間控制器設計,根據給定參考信號，采用相應干擾差分補償措施，通過抑制干擾提高跟蹤精度。

技術領域

本發明涉及一種采用干擾差分抑制策略的離散時間控制器吸引律設計方法，該方法適于位置伺服系統，也適用于其他工業應用場合。

背景技術

趨近律方法是伺服系統滑?？刂破髟O計的有效工具，由于采用趨近律，閉環系統動態過程表現為趨近過程與滑動模態，其穩定性與收斂性由具體的趨近律和切換函數形式所決定。實際控制器設計需考慮各種擾動的影響，將擾動抑制措施“嵌入”在原趨近律中，修改后的趨近律形成理想切換動態。這樣，依據理想切換動態設計的控制器能夠有效抑制擾動。

吸引律方法直接采用跟蹤誤差信號，無需定義切換函數，控制器設計更為直接、簡潔。吸引律反映了不考慮擾動時期望的系統誤差動態特性；在存在干擾的情形下，直接依據吸引律導致的控制器無法實現。可將干擾抑制措施“嵌入”吸引律，構建具有擾動抑制作用的理想誤差動態。依據構造的理想誤差動態方程設計離散時間控制器，閉環系統動態過程由理想誤差動態所決定，且具有理想誤差動態所表征的期望跟蹤性能。

吸引律方法有別于離散滑?？刂频内吔煞椒?。兩者的主要區別表現在：吸引律方法將跟蹤誤差取代切換函數、原點取代切換面；趨近律方法要求有限時間達到切換面，而吸引律方法要求有限時間達到原點；吸引律方法設計的閉環系統仍具有關于參數漂移和外部干擾的魯棒性能，只是滑?？刂谱⒅鼗＿\動的不變性，而吸引律方法追求系統穩態的不變性。

以吸引律方法設計離散控制器時，刻畫跟蹤誤差瞬態和穩態行為的指標可由理想誤差動態給出，具體有下述四個指標：穩態誤差帶、絕對吸引層、單調遞減區域以及跟蹤誤差首次進入穩態誤差帶所需的最多步數。實際上，四個指標的具體取值依賴于控制器參數，控制器參數不同，四個指標的取值也不同。一旦給定理想誤差動態形式，可預先給出四個指標的具體表達式，用于控制器參數整定。目前已發表的吸引律方法中，四個指標均依賴于等效干擾信號的界。有效抑制干擾、減小等效干擾信號的界是吸引律方法亟待解決的難題。

發明內容

本發明提供一種適用于位置伺服系統的離散時間控制器設計吸引律方法。為抑制干擾信號對伺服系統性能的影響，提高跟蹤控制精度，采用干擾差分補償技術，將其嵌入在吸引律中，以便構建具有擾動抑制能力的理想誤差動態。依據理想誤差動態設計離散時間控制器，使得閉環系統具有理想誤差動態所刻畫的特性，從而提高位置伺服系統抗干擾能力和跟蹤性能。控制器設計采用無切換吸引律，可以消除抖振現象。本發明具體給出穩態誤差帶、絕對吸引層、單調減區域以及跟蹤誤差首次進入穩態誤差帶所需的最多步數等四個指標的具體表達式，可用于指導控制器參數整定。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案為：

一種采用干擾差分補償的離散時間控制器吸引律設計方法，包括以下步驟：

步驟1.給定參考信號r_k，為時間變量k的多項式，M表示該多項式的最高冪次，三種參考信號如下：

1)方波信號，M＝0

2)三角波信號，M＝1

3)S曲線，M＝3

其中，A為幅值，N為參考信號在一個周期中的采樣次數；