[發(fā)明專利]一種用于電機(jī)伺服系統(tǒng)的離散多周期滑模重復(fù)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811225013.3
• 申請(qǐng)日: 2018-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN109358502B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄔玲偉;梅盼;林志明;崔躍利;陳光;王三秀;朱鶯鶯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)州學(xué)院
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種用于電機(jī)伺服系統(tǒng)的離散多周期滑模重復(fù)控制方法。給定具有多個(gè)不同周期對(duì)稱疊加而成的參考信號(hào)；構(gòu)造多個(gè)周期反饋環(huán)節(jié)；由于干擾信號(hào)在時(shí)域上的多周期對(duì)稱性，設(shè)計(jì)基于反正切冪次趨近律的離散多周期滑模重復(fù)控制器，是一種時(shí)域設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明提供的時(shí)域設(shè)計(jì)的離散多周期滑模重復(fù)控制器是一種快速收斂、能有效提高跟蹤精度、減少內(nèi)存占有量、消除多周期干擾信號(hào)的控制器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及重復(fù)控制技術(shù)和滑模控制技術(shù)，尤其是一種用于電機(jī)伺服系統(tǒng)的離散多周期滑模重復(fù)控制方法，也適用于工業(yè)控制中的其它周期運(yùn)行過程。

背景技術(shù)

多年來，周期信號(hào)的跟蹤和干擾抑制補(bǔ)償問題一直是眾多學(xué)者關(guān)注的課題。現(xiàn)有的重復(fù)控制技術(shù)主要集中于基于內(nèi)模原理的頻域分析與設(shè)計(jì)方法。內(nèi)模原理的本質(zhì)是采用周期延遲e^-Ts的正反饋形式來構(gòu)造周期為T的周期信號(hào)內(nèi)模，并將其嵌入穩(wěn)定的閉環(huán)系統(tǒng)中，內(nèi)模輸出就會(huì)對(duì)輸入信號(hào)逐周期累加，從而能夠?qū)υ摲N周期信號(hào)實(shí)現(xiàn)無靜差跟蹤控制或干擾抑制。這種控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電機(jī)伺服系統(tǒng)、電力電子逆變器、硬盤/光盤伺服系統(tǒng)及其它重復(fù)運(yùn)行過程。

工程實(shí)現(xiàn)時(shí)采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，控制系統(tǒng)多是以離散時(shí)間方式實(shí)現(xiàn)，且實(shí)際控制系統(tǒng)中存在各種干擾，包括參數(shù)攝動(dòng)、外部干擾以及未建模動(dòng)態(tài)特性等。滑模控制具有對(duì)干擾和未建模特性的強(qiáng)魯棒性，且響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，這導(dǎo)致人們研究離散時(shí)間系統(tǒng)的滑模控制技術(shù)。目前滑模控制主要集中于反饋滑模控制研究，少部分研究滑模重復(fù)控制技術(shù)，但未見研究多周期滑模重復(fù)控制。如果參考信號(hào)由多個(gè)周期的疊加而成，且參考信號(hào)的周期為子周期相乘或遠(yuǎn)大于子周期，例如周期為7s、11s和13s疊加的參考信號(hào)，則參考信號(hào)的公共周期為7*11*13s＝1001s，遠(yuǎn)大于7s、11s和13s；若采用單周期滑模重復(fù)控制器至少需要1001/T_s個(gè)存儲(chǔ)單元，而且重復(fù)控制器需要前一周期的歷史數(shù)據(jù)，存在一個(gè)周期的控制時(shí)滯；因此，跟蹤誤差至少在一個(gè)控制周期(1001s)后才開始收斂，會(huì)出現(xiàn)周期干擾抑制非常緩慢和內(nèi)存占用量較多等現(xiàn)象；這類情況不宜采用常規(guī)的單周期滑模重復(fù)控制方法設(shè)計(jì)控制器。多周期滑模重復(fù)控制器的時(shí)域設(shè)計(jì)對(duì)于更為復(fù)雜且多周期疊加而成的對(duì)稱信號(hào)可進(jìn)行有效處理，并能夠大大減少其存儲(chǔ)空間。因此仍有必要對(duì)重復(fù)控制技術(shù)做進(jìn)一步的研究。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決已有單周期重復(fù)控制技術(shù)抑制多周期干擾信號(hào)緩慢、動(dòng)態(tài)品質(zhì)較差、控制時(shí)滯過長以及采用斷續(xù)特性帶來的抖振等問題，本發(fā)明提供了一種快速抑制多周期干擾、動(dòng)態(tài)品質(zhì)良好、大大減少內(nèi)存占用量以及高控制精度的基于反正切冪次趨近律的離散多周期滑模重復(fù)控制器，且設(shè)計(jì)過程在時(shí)域進(jìn)行。采用這種多周期重復(fù)控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)周期參考信號(hào)跟蹤任務(wù)，同時(shí)快速消除多周期干擾信號(hào)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

一種用于電機(jī)伺服系統(tǒng)的離散多周期滑模重復(fù)控制方法，被控對(duì)象為電機(jī)伺服系統(tǒng)，其狀態(tài)空間模型表示為

其中，A,b為系統(tǒng)參數(shù)矩陣，x_k+1,x_k分別為k+1，k時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)且x_k＝[θ_k-1θ_k]^T，θ_k-1,θ_k分別為k-1，k時(shí)刻的電機(jī)轉(zhuǎn)角位置，u_k為k時(shí)刻的電機(jī)控制輸入信號(hào)，表示k時(shí)刻周期為n_i的系統(tǒng)周期干擾信號(hào)，i＝1,2,…,P，Δg_k表示k時(shí)刻的系統(tǒng)非周期干擾信號(hào)，記表示k時(shí)刻的系統(tǒng)干擾總和；

給定參考信號(hào)且由周期為n₁,n₂,…,n_P的P個(gè)周期信號(hào)疊加而成的，滿足