[發明專利]一種僅依賴控制方向信息的剛體系統抗擾控制方法及系統

有效

• 申請號: 202011052768.5
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112147898B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 陳森;陳志翔;趙志良
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

1.一種僅依賴控制方向信息的剛體系統抗擾控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，建立待抗擾控制的剛體系統的位移或者角度控制模型；基于控制模型獲得控制方向信息與剛體系統位移或角度的跟蹤誤差信號；

步驟2，基于步驟1獲得的跟蹤誤差信號建立總和加速度動態估計器；基于總和加速度動態估計器，獲得剛體位移或者角度的跟蹤誤差信號變化率估計值及剛體系統總和加速度估計值；

步驟3，基于步驟1獲得的控制方向信息、剛體系統位移或角度的跟蹤誤差信號，以及步驟2獲得的剛體位移或者角度的跟蹤誤差信號變化率估計值、剛體系統總和加速度估計值，建立僅依賴控制方向信息的擾動補償控制輸入動態方程；基于僅依賴控制方向信息的擾動補償控制輸入動態方程實現剛體系統抗擾控制；

其中，步驟1中，

剛體系統的位移或者角度控制模型表示為：

式中，x₁(t)∈R為剛體在t時刻的位移或者角度，x₂(t)∈R為剛體在t時刻的速度或者角速度，u(t)∈R為剛體系統在t時刻的外部控制輸入力或力矩，MI(t)∈R為剛體系統在t時刻的質量或轉動慣量，f(x₁(t),x₂(t))∈R為剛體系統中未建模系統內部動態力或力矩在t時刻的值，d(t)∈R為剛體系統在t時刻受到的外部干擾力或力矩；

控制方向信息表示為：

式中，s_b(t)∈R為控制方向信息；

剛體系統位移或角度的跟蹤誤差信號表示為：

e₁(t)＝x₁(t)-r(t)，

式中，e₁(t)∈R為剛體系統在t時刻的位移或角度跟蹤誤差信號，r(t)∈R為剛體系統在t時刻的位移或角度參考信號；

步驟2中，

總和加速度動態估計器表示為：

式中，為總和加速度動態估計器在t時刻給出的剛體位移或者角度的跟蹤誤差信號估計值；為總和加速度動態估計器在t時刻給出的剛體位移或者角度的跟蹤誤差信號變化率估計值；為總和加速度動態估計器在t時刻給出的剛體系統總和加速度的估計值；[l₁ l₂ l₃]^T∈R³為總和加速度動態估計器的增益參數向量。

2.根據權利要求1所述的一種僅依賴控制方向信息的剛體系統抗擾控制方法，其特征在于，步驟3中，

僅依賴控制方向信息的擾動補償控制輸入動態方程表示為：

式中，λ∈R為控制動態調節系數，k_p∈R為比例增益系數，k_d∈R為微分增益系數。