[發明專利]基于線性擴張狀態觀測器實現改進自抗擾的方法及激光切割隨動控制裝置

在審

• 申請號: 202011082225.8
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112180834A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 鄭之開;吳昊;朱成坤;陳豫
• 申請（專利權）人: 上海維宏電子科技股份有限公司;上海維宏智能技術有限公司;上海維宏自動化技術有限公司
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19;B23K26/38
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔;鄭暄

本發明涉及一種基于線性擴張狀態觀測器實現改進自抗擾的方法，包括線性擴張狀態觀測器通過系統的輸入控制量和電容反饋位置信息，得到位置估計量和擾動估計量，且通過調整觀測器系數使得估計狀態盡可能接近真實狀態。本發明還涉及一種激光切割隨動控制裝置。采用了本發明的基于線性擴張狀態觀測器實現改進自抗擾的方法及激光切割隨動控制裝置，線性狀態觀測器能夠有效地估計系統內部的各階狀態，此外同一般的狀態觀測器相比較，采用的線性函數的形式，能夠將經典控制中的帶寬概念作為分析的手段，參數調整方便，易于實施。

技術領域

本發明涉及激光切割隨動控制領域，尤其涉及擴張狀態觀測器領域，具體是指一種基于線性擴張狀態觀測器實現改進自抗擾的方法及激光切割隨動控制裝置。

背景技術

自抗擾控制算法主要由跟蹤微分器、擴張狀態觀測器、非線性組合。在自抗擾控制算法中，擴張狀態觀測器將對被控對象產生作用不確定因素都看作為擾動，不確定因素來源于系統內部和系統外部。擴張狀態觀測器對這兩種擾動進行估計并對估計出來的擾動進行補償實現擾動抵消。擴張狀態觀測器根據誤差反饋是否為線性形式可以分為線性擴張狀態觀測器和非線性擴張狀態觀測器。當前算法中采用非線性擴張狀態觀測器，由于包含多個非線性函數且每個參數都要單獨整定，導致現有自抗擾控制算法存在以下調試參數復雜，影響開發效率的缺點，最終影響加工效率，增加加工難度。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術的缺點，提供了一種滿足加工效率高、加工難度低、適用范圍較為廣泛的基于線性擴張狀態觀測器實現改進自抗擾的方法及激光切割隨動控制裝置。

為了實現上述目的，本發明的基于線性擴張狀態觀測器實現改進自抗擾的方法及激光切割隨動控制裝置如下：

該基于線性擴張狀態觀測器實現改進自抗擾的方法，其主要特點是，所述的方法包括以下步驟：

線性擴張狀態觀測器通過系統的輸入控制量和電容反饋位置信息，得到位置估計量和擾動估計量，且通過調整觀測器系數使得估計狀態盡可能接近真實狀態。

較佳地，所述的步驟中的線性擴張狀態觀測器，具體表現形式為：

其中，l_i,i＝1,2...n+1為觀測器增益，是固定常量；i＝1,2...n+1為系統內部狀態；i＝1,2...n+1為系統內部狀態的估計值。

較佳地，所述的方法還包括以下步驟：

所述的線性擴張狀態觀測器根據不同的性能指標和軟硬件條件調整步長h。

較佳地，所述的方法還包括以下步驟：

在激光隨動控制過程中，狀態觀測器接收控制器輸出數字量對應的模擬電壓作為輸入信號，輸出電容式位移傳感器反饋高度。

較佳地，所述的步驟中的系統內部狀態x₁(t)為系統的位移等效量，系統內部x₂(t)為系統的速度等效量。

該用于實現上述方法的激光切割隨動控制裝置，其主要特點是，所述的系統包括NCStudio平臺、運動控制卡、EX33A控制電路、驅動器、電機和切割頭，所述的運動控制卡與NCStudio平臺相連接，所述的EX33A控制電路與運動控制卡相連接，所述的EX33A控制電路與驅動器相連接，通過驅動器控制電機，并控制切割運動。

較佳地，所述的裝置還包括電容式位移傳感器，與通過所述的EX33A控制電路采集位移狀態。

較佳地，所述的裝置還包括編碼器，與所述的EX33A控制電路相連接。