[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)自抗擾控制的軟體驅(qū)動(dòng)器控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210303435.8
• 申請(qǐng)日: 2022-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114578740A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉艷紅;張寬;吳振龍;霍本巖;楊磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 鄭州晟佳專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41205
• 代理人: 張心龍

本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于改進(jìn)自抗擾控制的軟體驅(qū)動(dòng)器控制方法，根據(jù)控制輸入增益估計(jì)值和軟體驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力學(xué)模型確定總擾動(dòng)項(xiàng)，將總擾動(dòng)項(xiàng)分解成已知擾動(dòng)信息部分和未知擾動(dòng)信息部分，根據(jù)控制輸入增益估計(jì)值、時(shí)滯時(shí)間和已知擾動(dòng)信息部分對(duì)系統(tǒng)控制律進(jìn)行補(bǔ)償，得到擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器ESO的一個(gè)輸入量，ESO的輸出量經(jīng)過(guò)PD控制輸出狀態(tài)反饋控制律，根據(jù)狀態(tài)反饋控制律、已知擾動(dòng)信息部分、ESO的輸出量以及控制輸入增益估計(jì)值得到系統(tǒng)控制律，根據(jù)已知擾動(dòng)信息部分和時(shí)滯時(shí)間對(duì)ESO的一個(gè)輸入端進(jìn)行補(bǔ)償，能夠在不增加系統(tǒng)可調(diào)參數(shù)的情況下，減輕ESO的估計(jì)負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)的抗擾性、跟蹤性以及魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于改進(jìn)自抗擾控制的軟體驅(qū)動(dòng)器控制方法。

背景技術(shù)

軟體驅(qū)動(dòng)器因其固有的柔順性、靈活性和安全性等特點(diǎn)，能夠更好地適應(yīng)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境、更牢靠的抓取各種不規(guī)則形狀的物體，因而受到越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注。

然而，由于軟體驅(qū)動(dòng)器本身所具有的高度非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變和強(qiáng)彈性效應(yīng)的特點(diǎn)，建立軟體驅(qū)動(dòng)器的精確模型十分困難，進(jìn)而導(dǎo)致在進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮軟體驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)實(shí)際存在的各種不確定性，例如系統(tǒng)未建模動(dòng)態(tài)、外部干擾以及系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)擾動(dòng)等。

自抗擾控制器(Active Disturbance Rejection Control，ADRC)作為一種不依賴于系統(tǒng)精確模型的控制器，在解決具有擾動(dòng)等不確定性的非線性控制系統(tǒng)的控制問(wèn)題方面非常有效。而為了更進(jìn)一步地提高自抗擾控制器的控制性能，相關(guān)技術(shù)中，先通過(guò)一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器ESO對(duì)系統(tǒng)擾動(dòng)進(jìn)行估計(jì)，并以此估計(jì)值作為補(bǔ)償項(xiàng)補(bǔ)償?shù)紸DRC中去，從而來(lái)減小ADRC中ESO的估計(jì)負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)的抗擾能力，但是相關(guān)技術(shù)存在的問(wèn)題在于，增加ESO的個(gè)數(shù)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)可調(diào)參數(shù)的增加，進(jìn)而使得參數(shù)調(diào)節(jié)更加困難，同時(shí)還會(huì)增加系統(tǒng)理論分析的難度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于改進(jìn)自抗擾控制的軟體驅(qū)動(dòng)器控制方法。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于改進(jìn)自抗擾控制的軟體驅(qū)動(dòng)器控制方法，包括：

構(gòu)建軟體驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力學(xué)模型；

獲取控制輸入增益估計(jì)值和時(shí)滯時(shí)間，根據(jù)所述控制輸入增益估計(jì)值以及所述動(dòng)力學(xué)模型確定系統(tǒng)的總擾動(dòng)項(xiàng)，并將所述總擾動(dòng)項(xiàng)分解成兩部分，分別是已知擾動(dòng)信息部分和未知擾動(dòng)信息部分；

根據(jù)所述控制輸入增益估計(jì)值、時(shí)滯時(shí)間和所述已知擾動(dòng)信息部分，對(duì)系統(tǒng)控制律進(jìn)行補(bǔ)償，得到第一輸入量，所述第一輸入量和系統(tǒng)輸出量作為擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的兩個(gè)輸入量，得到擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的三個(gè)輸出量，所述擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的第一輸出量和第二輸出量以及系統(tǒng)參考輸入信號(hào)輸入至PD控制器，輸出狀態(tài)反饋控制律；

根據(jù)所述狀態(tài)反饋控制律、所述已知擾動(dòng)信息部分、所述擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的第三輸出量以及所述控制輸入增益估計(jì)值得到所述系統(tǒng)控制律。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述控制輸入增益估計(jì)值、時(shí)滯時(shí)間和所述已知擾動(dòng)信息部分，對(duì)系統(tǒng)控制律進(jìn)行補(bǔ)償，得到第一輸入量，包括：

根據(jù)所述時(shí)滯時(shí)間對(duì)系統(tǒng)控制律進(jìn)行時(shí)滯補(bǔ)償，得到時(shí)滯補(bǔ)償量，然后將所述時(shí)滯補(bǔ)償量與所述控制輸入增益估計(jì)值作乘積，得到第一中間補(bǔ)償量，最后將所述第一中間補(bǔ)償量和所述已知擾動(dòng)信息部分作和，得到所述第一輸入量。

進(jìn)一步地，所述擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)如下：