[發(fā)明專利]一種基于逆補(bǔ)償和擾動觸發(fā)的壓電執(zhí)行器控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110447991.8
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113110105B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇良才;趙新龍;伍俊露;陳玲星
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 劉正君

1.一種基于逆補(bǔ)償和擾動觸發(fā)的壓電執(zhí)行器控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1.根據(jù)輸入信號被顯示表達(dá)設(shè)計遲滯模型u(t)＝H(v)(t)，

u＝σ₁v+σ₂ξ (1)

其中v∈R，u∈R分別為遲滯模型的輸入和輸出，是輸入v的導(dǎo)數(shù)，ξ∈R是輔助變量，σ₁,σ₂是遲滯模型中的參數(shù)且為正，定義如下，

S2.根據(jù)遲滯模型求解遲滯逆模型的解析表達(dá)式，構(gòu)建遲滯逆補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，對壓電執(zhí)行器進(jìn)行遲滯逆補(bǔ)償；

S3.根據(jù)遲滯逆模型補(bǔ)償后的誤差以及系統(tǒng)的外部擾動，利用擾動觀測器進(jìn)行系統(tǒng)整體的擾動估計，根據(jù)跟蹤誤差和整體擾動的正負(fù)進(jìn)行擾動效應(yīng)判斷，結(jié)合擾動估計、擾動效應(yīng)、壓電執(zhí)行器狀態(tài)量建立擾動觸發(fā)控制器；

S4.由擾動觸發(fā)控制器對遲滯逆補(bǔ)償后壓電執(zhí)行器進(jìn)行控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于逆補(bǔ)償和擾動觸發(fā)的壓電執(zhí)行器控制方法，其特征是步驟S2中根據(jù)遲滯模型求解得到遲滯逆模型解析表達(dá)式，遲滯逆模型如下：

其中HI是遲滯逆模型，u_c和v分別是遲滯逆模型的輸入和輸出，ξ_i∈R是逆模型中的輔助變量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于逆補(bǔ)償和擾動觸發(fā)的壓電執(zhí)行器控制方法，其特征是步驟S2中對壓電執(zhí)行器進(jìn)行遲滯逆補(bǔ)償過程包括：

利用遲滯逆模型對遲滯模型進(jìn)行補(bǔ)償，形成逆補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，對壓電執(zhí)行器進(jìn)行遲滯逆補(bǔ)償；

采用n階系統(tǒng)描述壓電執(zhí)行器，

其中x＝[x₁,x₂,…x_n]^T是壓電執(zhí)行器狀態(tài)量，f(x)是壓電執(zhí)行器中的函數(shù)表達(dá)式，u(t)＝H(v)(t)為遲滯模型，w_i為壓電執(zhí)行器中的擾動，y為壓電執(zhí)行器的輸出，K0是壓電執(zhí)行器中一個大于0的常數(shù)；

遲滯逆補(bǔ)償后壓電執(zhí)行器系統(tǒng)方程描述如下：

其中u_c是期望的控制信號，d_i＝w₁,i＝1…n-1，d_n＝w_n+Ke_u是逆模型補(bǔ)償之后的等效誤差。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于逆補(bǔ)償和擾動觸發(fā)的壓電執(zhí)行器控制方法，其特征是步驟S3中系統(tǒng)整體的擾動估計過程包括：

設(shè)計自適應(yīng)擾動觀測器對擾動信息進(jìn)行觀測，自適應(yīng)擾動觀測器表達(dá)式如下：

其中是x_i和d_i的估計值，β∈R是觀測器中的參數(shù)，l_i選擇為赫維茨多項(xiàng)式系數(shù)，變量ζ_i∈R的自適應(yīng)律如下：

其中ζ＝diag[ζ₁…ζ_i…ζ_n]，L＝diag[l₁…l_i…l_n]。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于逆補(bǔ)償和擾動觸發(fā)的壓電執(zhí)行器控制方法，其特征是步驟S3中根據(jù)跟蹤誤差對擾動影響來進(jìn)行判斷，輸出擾動效應(yīng)的過程包括：

設(shè)定擾動效應(yīng)指示器，表達(dá)式如下：

其中e_i＝x_i-x_id表示跟蹤誤差，x_1d＝x_d，x_d是期望軌跡；

當(dāng)J_i0，消除擾動，

當(dāng)J_i0，保留擾動，

當(dāng)J_i＝0，對擾動不做處理。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于逆補(bǔ)償和擾動觸發(fā)的壓電執(zhí)行器控制方法，其特征是步驟S3中建立擾動觸發(fā)控制器過程包括：

結(jié)合擾動估計、擾動效應(yīng)，設(shè)計控制器如下：

其中J_i是擾動效應(yīng)指示器，C_i0是增益變量，S函數(shù)定義如下：

根據(jù)e_i＝x_i-x_id和控制器得到如下表達(dá)式：