[發明專利]一種基于改進自抗擾控制的軟體驅動器控制方法

在審

• 申請號: 202210303435.8
• 申請日: 2022-03-24
• 公開（公告）號: CN114578740A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 劉艷紅;張寬;吳振龍;霍本巖;楊磊
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 鄭州晟佳專利代理事務所(普通合伙) 41205
• 代理人: 張心龍

1.一種基于改進自抗擾控制的軟體驅動器控制方法，其特征在于，包括：

構建軟體驅動器的動力學模型；

獲取控制輸入增益估計值和時滯時間，根據所述控制輸入增益估計值以及所述動力學模型確定系統的總擾動項，并將所述總擾動項分解成兩部分，分別是已知擾動信息部分和未知擾動信息部分；

根據所述控制輸入增益估計值、時滯時間和所述已知擾動信息部分，對系統控制律進行補償，得到第一輸入量，所述第一輸入量和系統輸出量作為擴張狀態觀測器的兩個輸入量，得到擴張狀態觀測器的三個輸出量，所述擴張狀態觀測器的第一輸出量和第二輸出量以及系統參考輸入信號輸入至PD控制器，輸出狀態反饋控制律；

根據所述狀態反饋控制律、所述已知擾動信息部分、所述擴張狀態觀測器的第三輸出量以及所述控制輸入增益估計值得到所述系統控制律。

2.根據權利要求1所述的基于改進自抗擾控制的軟體驅動器控制方法，其特征在于，所述根據所述控制輸入增益估計值、時滯時間和所述已知擾動信息部分，對系統控制律進行補償，得到第一輸入量，包括：

根據所述時滯時間對系統控制律進行時滯補償，得到時滯補償量，然后將所述時滯補償量與所述控制輸入增益估計值作乘積，得到第一中間補償量，最后將所述第一中間補償量和所述已知擾動信息部分作和，得到所述第一輸入量。

3.根據權利要求1所述的基于改進自抗擾控制的軟體驅動器控制方法，其特征在于，所述擴張狀態觀測器設計如下：

其中，z₁、z₂和z₃分別是所述擴張狀態觀測器的三個輸出量，其中z₁和z₂分別表示所述擴張狀態觀測器對軟體驅動器彎曲角度和角速度的觀測值，z₃表示所述擴張狀態觀測器對未知擾動信息部分的估計值，b₀是所述控制輸入增益估計值，t_d是所述時滯時間，q為軟體驅動器彎曲角度，τ為系統控制律，β₁、β₂和β₃分別是所述擴張狀態觀測器的增益。

4.根據權利要求3所述的基于改進自抗擾控制的軟體驅動器控制方法，其特征在于，所述擴張狀態觀測器的第一輸出量和第二輸出量以及系統參考輸入信號輸入至PD控制器，輸出狀態反饋控制律，包括：

狀態反饋控制律u₀如下：

其中，r表示系統參考輸入信號，k_p和k_d為控制器增益。

5.根據權利要求4所述的基于改進自抗擾控制的軟體驅動器控制方法，其特征在于，所述根據所述狀態反饋控制律、所述已知擾動信息部分、所述擴張狀態觀測器的第三輸出量以及所述控制輸入增益估計值得到所述系統控制律，包括：

系統控制律τ如下：

u₀為狀態反饋控制律。

6.根據權利要求1所述的基于改進自抗擾控制的軟體驅動器控制方法，其特征在于，所述軟體驅動器的動力學模型為：

其中，M(q)為系統慣性項，為克羅里奧項，G(q)為重力項，τ為系統控制律，τ_d包括系統未建模動態以及系統內部擾動和外部擾動，q為所述軟體驅動器的彎曲角度，為角速度，為角加速度。