[發(fā)明專利]用于位置伺服系統(tǒng)的多周期滑模重復(fù)控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811225138.6
• 申請(qǐng)日: 2018-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN109085758B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄔玲偉;陳光;林志明;崔躍利;梅盼;陳躍;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

1.一種用于位置伺服系統(tǒng)的多周期滑模重復(fù)控制器，其特征在于：

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，滿足

其中，為k時(shí)刻的電機(jī)轉(zhuǎn)角位置參考信號(hào)，分別表示k,k-n_i時(shí)刻周期為n_i的電機(jī)轉(zhuǎn)角位置子參考信號(hào)；定義跟蹤誤差e_k＝x_k-r_k，x_k為k時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)；取滑模面s_k＝c^Te_k，其中c^Tb可逆，c^T為滑模面系數(shù)，b為系統(tǒng)參數(shù)；

根據(jù)參考信號(hào)的周期對(duì)稱特性，構(gòu)造等效干擾

其中，g_k,分別表示k,k-n_i時(shí)刻電機(jī)伺服系統(tǒng)所受的干擾信號(hào)，i＝1,2,…,P；表示k時(shí)刻的等效干擾信號(hào)且由周期為n_i的周期特性構(gòu)造而成；

構(gòu)造冪次收斂的離散趨近律，提供的離散形式的趨近律為

s_k+1＝ρ|s_k|^αtanh(δ|s_k|^α)sgn(s_k) (3)

其中，tanh(·)是雙曲正切函數(shù)，且符號(hào)函數(shù)ρ為表達(dá)趨近速度的常數(shù)，α為表達(dá)收斂冪次的常數(shù)，δ為雙曲正切函數(shù)系數(shù)且可調(diào)節(jié)tanh(·)的函數(shù)值和變化率，其取值范圍為：0＜ρ＜1，0＜α≤1，δ＞0；

構(gòu)造帶多周期干擾抑制項(xiàng)的離散雙曲正切冪次趨近律，其具體形式如下

其中，k₁,k₂,…,k_P＞0為控制增益系數(shù)，且可消除周期為n_i的周期干擾信號(hào)，且Δ為的界值；

依據(jù)離散趨近律(4)，則離散多周期滑模重復(fù)控制器的表達(dá)式為

其中，

式中u_k為k時(shí)刻的系統(tǒng)控制輸入信號(hào)，為k，k-n_i時(shí)刻且依據(jù)周期為n_i的周期特性所設(shè)計(jì)的子重復(fù)控制器的控制信號(hào)，s_k為k時(shí)刻的切換函數(shù)，x_k,分別表示k,k-n_i,k+1-n_i時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)；r_k+1為k+1時(shí)刻的給定參考信號(hào)；A,b分別表示位置伺服系統(tǒng)

的系統(tǒng)參數(shù)，x_k+1,x_k分別表示k+1，k時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)且x_k＝[θ_k-1 θ_k]^T，θ_k為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；記

可將控制器(5)寫成

將u_k作為伺服對(duì)象的控制輸入信號(hào)，可量測(cè)獲得伺服系統(tǒng)狀態(tài)輸出信號(hào)x_k，跟隨參考信號(hào)r_k變化，且系統(tǒng)切換函數(shù)的動(dòng)態(tài)行為由式(4)表征。

2.如權(quán)利要求1所述的一種用于位置伺服系統(tǒng)的多周期滑模重復(fù)控制器，其特征在于：采用控制器(5)，系統(tǒng)切換函數(shù)的收斂過程由三個(gè)邊界指標(biāo)表征，三個(gè)邊界指標(biāo)具體形式如下：

冪次單調(diào)減區(qū)域Δ_PM為

冪次絕對(duì)收斂層Δ_PA為

穩(wěn)態(tài)誤差帶Δ_SS為

3.如權(quán)利要求2所述的用于位置伺服系統(tǒng)的多周期滑模重復(fù)控制器，其特征在于：所述離散多周期滑模重復(fù)控制器的可調(diào)參數(shù)包括ρ，α，δ，k₁,k₂,…,k_p，其參數(shù)k₁,k₂,…,k_p的整定可根據(jù)不同周期干擾/參考信號(hào)的各個(gè)幅值來進(jìn)行，其它參數(shù)ρ，α，δ的整定可根據(jù)表征趨近律收斂過程的三個(gè)邊界指標(biāo)進(jìn)行。