[發明專利]一種針對連續回轉馬達電液伺服系統的五階自抗擾控制方法

在審

• 申請號: 201911257328.0
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN110955145A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 王曉晶;馮亞銘;孫宇微;胡善良;霍舒航
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 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

本發明公開了一種針對連續回轉馬達電液伺服系統的五階自抗擾控制方法，屬于智能控制領域。該控制方法包括引入線性與非線性組合的跟蹤微分器、提出用終端滑模面改進非線性誤差反饋控制律和非線性補償作用的擴張狀態觀測器的設計。本發明的優點在于能夠改進自抗擾控制器的參數整定復雜性和運行時間過長等問題，提高控制系統響應速度；同時針對連續回轉電液伺服馬達系統，能夠提高連續回轉馬達的低速穩定性和跟蹤精度，拓展系統的頻響，實現伺服系統的精確控制。

技術領域

本發明涉及智能控制領域，具體設計了一種針對連續回轉馬達電液伺服系統的五階自抗擾控制方法。

背景技術

目前，航空航天產業是檢驗一個國家綜合國力最有說服力的標準，連續回轉馬達作為評價航空航天制導系統性能的重要設備，廣泛應用于航空航天飛行器中，通過對連續回轉馬達電液伺服系統的精確控制，準確復現航空航天飛行器在空中飛行時姿態角及其角速度的變化。

自抗擾控制是一種非線性控制率，該技術采用簡單的非線性元件和算法，可以直接對非線性系統進行控制，不需要依賴于被控對象的精確數學模型，算法簡單，在未知強非線性和不確定強擾動作用下都能保證控制精度，在連續回轉馬達電液伺服系統中取得了理想的控制結果。

但是對于連續回轉馬達電液伺服系統這種高階非線性時變系統，高階自抗擾控制器存在待整定參數數量多和響應速度慢的問題，對于控制精度和頻率響應的改善沒有明顯提高，無法滿足提高馬達性能的要求。因此，優化高階自抗擾控制器以滿足連續回轉馬達電液伺服系統要求是一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明提出一種針對連續回轉馬達電液伺服系統的五階自抗擾控制方法，該控制方法設計的跟蹤微分器包括一個輸入信號v₀和五個輸出信號v₁，v₂，v₃，v₄，v₅，其結構由線性函數和非線性函數組合而成，并且包含快速微分器結構；所述的非線性誤差反饋控制律結合指數趨近律和終端滑模面提出，包括五個輸入信號e₁，e₂，e₃，e₄，e₅和一個輸出信號u₀；所述的擴張狀態觀測器由一個輸入信號f(z)和六個輸出信號z₁，z₂，z₃，z₄，z₅，z₆構成，用線性化的動態補償來代替非線性函數；通過該控制方法對連續回轉馬達五階伺服系統進行控制，在跟蹤控制上具有較高的魯棒性和抗干擾能力，有效地提高了連續回轉馬達電液伺服系統的低速性和穩定性，并提高了跟蹤精度，實現了伺服系統的精確控制。

本發明采用了如下技術方案：

一種針對連續回轉馬達電液伺服系統的五階自抗擾控制方法，包括一個跟蹤微分器，非線性誤差反饋控制律和擴張狀態觀測器：所述的跟蹤微分器包括一個輸入信號v₀和五個輸出信號v₁，v₂，v₃，v₄，v₅，其結構由線性函數和非線性函數組合而成，并且包含快速微分器結構；所述的非線性誤差反饋控制律依據終端滑模面提出，包括五個輸入信號e₁，e₂，e₃，e₄，e₅和一個輸出信號u₀，并采用指數趨近律；所述的擴張狀態觀測器由兩個輸入為f(z)，b₀u₀和六個輸出信號z₁，z₂，z₃，z₄，z₅，z₆構成，用線性化的動態補償來代替非線性函數。

所述的跟蹤微分器表達式為：