[發(fā)明專利]一種基于標(biāo)準(zhǔn)型的連續(xù)系統(tǒng)U模型抗擾控制器設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010002764.X
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN111077782B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏偉;左敏;段博文
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工商大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京航智知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11668
• 代理人: 陳磊;張楨

1.一種基于標(biāo)準(zhǔn)型的連續(xù)系統(tǒng)U模型抗擾控制器設(shè)計方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：設(shè)計二階ESO，估計控制系統(tǒng)總擾動，利用控制律實時補償控制系統(tǒng)總擾動，將被控對象改造為積分器串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)型；

S2：在二階ESO工作的基礎(chǔ)上，引入微分環(huán)節(jié)，使控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)動態(tài)轉(zhuǎn)化為G(s)＝1，即y＝u*，其中，y表示系統(tǒng)輸出，u*表示輔助控制律；

S3：在動態(tài)改造被控對象的基礎(chǔ)上，設(shè)計輔助控制律以實現(xiàn)輸出跟隨設(shè)定值，同時補償二階ESO的估計誤差對輸出的影響，

其中，表示控制系統(tǒng)的控制偏差，r為控制系統(tǒng)設(shè)定值，z₁為系統(tǒng)輸出y的估計值；k，ρ表示控制器可調(diào)參數(shù)；為的符號函數(shù)，如果則如果則如果則

S4：調(diào)節(jié)控制器可調(diào)參數(shù)k，ρ，使控制系統(tǒng)滿足穩(wěn)定條件，并使控制偏差在有限時間內(nèi)收斂至0。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中，用帶寬參數(shù)化方法整定二階ESO參數(shù)：

其中，ω_o為二階ESO的帶寬；z₂表示二階ESO輸出的擴張狀態(tài)；上標(biāo)“·”表示一階導(dǎo)數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S2具體過程如下：

基于二階ESO，控制系統(tǒng)等效為：

其中，b₀為控制系數(shù)；f表示控制系統(tǒng)總擾動；u表示施加到被控對象的控制律；

自抗擾控制中，施加到被控對象的控制律u設(shè)計為：

其中，u₀表示待設(shè)計的施加到標(biāo)準(zhǔn)型的控制律；則

令相當(dāng)于在式(3)的基礎(chǔ)上，在系統(tǒng)中串聯(lián)一個微分器，則系統(tǒng)表達(dá)式動態(tài)轉(zhuǎn)換為：

y＝u^*+∫ε (4)

其中，ε為二階ESO的估計偏差。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S4中，當(dāng)控制器可調(diào)參數(shù)k，ρ滿足穩(wěn)定條件時，控制偏差在有限時間內(nèi)收斂至0，

定義控制系統(tǒng)實際跟隨偏差為e＝r-y，

控制系統(tǒng)的動態(tài)方程為：

將式(5)代入式(7)可得：

其中，ε₁表示控制系統(tǒng)輸出的估計偏差，

對式(8)移項處理并用代替定義P(t)＝kε₁+ε

記t表示時間，式(9)寫成：

微分方程(10)的通解為：

其中，e(0)為初始誤差；τ表示積分變量；M(τ)表示t＝τ時的M(t)，

則式(11)的穩(wěn)態(tài)誤差e(∞)為：

其中，M(∞)表示t趨于正無窮時M(t)的值；P(∞)表示t趨于正無窮時P(t)的值，

控制器可調(diào)參數(shù)整定經(jīng)驗如下：

1)取ω_o＞0，k＞0，ρ＞0，使可調(diào)參數(shù)滿足穩(wěn)定條件，其中，觀測器的帶寬ω_o大于設(shè)定值頻率，k小于觀測器的帶寬ω_o；

2)穩(wěn)態(tài)誤差e(∞)的大小取決于P(∞)和k，k越大穩(wěn)態(tài)誤差e(∞)越小；

3)P(∞)的值取決于觀測器的帶寬ω_o大小，觀測器的帶寬ω_o越大，總擾動估計得越準(zhǔn)，P(∞)越小，穩(wěn)態(tài)誤差e(∞)也就越小。