專利名稱：適用于周期伺服系統(tǒng)的離散滑模重復(fù)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于周期參考信號(hào)下的位置伺服系統(tǒng)的離散滑模重復(fù)控制方法。
背景技術(shù)：
由于目前控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要是利用數(shù)字計(jì)算機(jī)，這導(dǎo)致人們研究離散時(shí)間系統(tǒng) 的控制技術(shù)。自上世紀(jì)80年代以來(lái)，人們開(kāi)始關(guān)注離散時(shí)間系統(tǒng)滑?？刂萍夹g(shù)，認(rèn)識(shí)到離 散時(shí)間系統(tǒng)滑?？刂茣r(shí)僅存在擬滑動(dòng)模態(tài)，并不存在像連續(xù)時(shí)間情形那樣的滑動(dòng)模態(tài)。這 種控制技術(shù)的關(guān)鍵要素包括
1)擬滑動(dòng)模態(tài)的定量刻劃；
2)到達(dá)條件；
3)干擾抑制手段。關(guān)于擬滑動(dòng)模態(tài)的刻劃不同，或到達(dá)條件不同，設(shè)計(jì)出的滑?？刂破饕膊煌?；干擾 抑制手段是在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)為了提高控制性能必須考慮的因素。為了定量刻劃擬滑動(dòng)模態(tài)，我國(guó)學(xué)者高為炳先生在1995年給出擬滑動(dòng)模態(tài)的一 個(gè)定義，它要求切換函數(shù)m (時(shí) 間^的函數(shù))每一步穿越切換面，并提出滑動(dòng)模態(tài)帶的概念。在后來(lái)發(fā)表的文獻(xiàn)中給出了 多種不同的擬滑動(dòng)模態(tài)定義，如何刻劃擬滑動(dòng)模態(tài)引起了人們的極大興趣，特別是注重研 究擬滑模帶的不變性和擬滑模帶外區(qū)域的吸引性。值得注意的是他們采用同一邊界來(lái)區(qū)分 吸引層和擬滑動(dòng)模態(tài)帶，并未考慮兩者可以具有不同的邊界。到達(dá)條件為等式形式的趨近律方法是由高為炳先生提出的。與不等式形式的到達(dá) 條件相比較，趨近律所給出的等式形式的到達(dá)條件能夠被用于控制器設(shè)計(jì)。原本提出的趨
近律方法中的指數(shù)趨近律中引入了單位向量函數(shù)(s(k)/\s(k)\ )，當(dāng)?shù)扔诹銜r(shí)，單位向
量函數(shù)()趨近于無(wú)窮大，即該單位向量函數(shù)在零點(diǎn)不連續(xù)，從而導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng) 存在顫振現(xiàn)象。以趨近律方法設(shè)計(jì)確定性系統(tǒng)的滑?？刂破?，設(shè)計(jì)過(guò)程清晰，控制器參數(shù)調(diào)整方 向明確，易于實(shí)現(xiàn)；但對(duì)于不確定系統(tǒng)，采用同一趨近律進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，所導(dǎo)致的切換動(dòng) 態(tài)依賴于不確定性項(xiàng)，不確定性項(xiàng)對(duì)于切換動(dòng)態(tài)的影響程度決定了系統(tǒng)的控制性能。這樣， 需要對(duì)趨近律進(jìn)行修正，將干擾抑制措施“嵌入”切換動(dòng)態(tài)中，以獲得理想切換動(dòng)態(tài)，以能使 趨近律方法適用于不確定系統(tǒng)。我們稱這種方法為理想切換動(dòng)態(tài)方法(簡(jiǎn)稱為切換動(dòng)態(tài)方 法，或l -動(dòng)態(tài)方法)，它是適用于不確定系統(tǒng)的趨近律方法。常用的干擾抑制手段多針對(duì) 定常干擾情形。實(shí)際中存在許多執(zhí)行周期跟蹤任務(wù)的伺服系統(tǒng)，這些周期參考信號(hào)下的系 統(tǒng)往往會(huì)受到周期干擾，重復(fù)控制技術(shù)是針對(duì)這類系統(tǒng)而提出的。重復(fù)控制器的使用往往 是“塞入”方式，即在原設(shè)計(jì)好的反饋控制回路上添加重復(fù)控制環(huán)節(jié)，目前的重復(fù)控制器設(shè) 計(jì)大多為頻域方法，時(shí)域設(shè)計(jì)方法不多。由于重復(fù)控制含一正反饋環(huán)節(jié)，系統(tǒng)穩(wěn)定性是頻域 法解決的主要問(wèn)題；而時(shí)域法卻容易結(jié)合現(xiàn)有的干擾觀測(cè)器設(shè)計(jì)和干擾抑制手段。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服帶有單位向量函數(shù)的指數(shù)趨近律帶來(lái)的顫振問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種能 在減弱系統(tǒng)顫振的同時(shí)，抑制系統(tǒng)中周期性擾動(dòng)帶來(lái)的影響，改善控制品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)周期跟蹤 任務(wù)的精確控制的適用于周期伺服系統(tǒng)的離散滑模重復(fù)控制方法。適用于周期伺服系統(tǒng)的離散滑模重復(fù)控制方法，包括以下步驟
(1)辨識(shí)當(dāng)前伺服系統(tǒng)的差分方程模型，將差分方程模型轉(zhuǎn)換為狀態(tài)空間模型
權(quán)利要求
適用于周期伺服系統(tǒng)的離散滑模重復(fù)控制方法，包括以下步驟(1)辨識(shí)當(dāng)前伺服系統(tǒng)的差分方程模型，將差分方程模型轉(zhuǎn)換為狀態(tài)空間模型； 公式1其中表示伺服系統(tǒng)在時(shí)刻的跟蹤誤差變量，為時(shí)刻的控制變量，為伺服系統(tǒng)在時(shí)刻的干擾信號(hào)(滿足匹配條件)，為伺服系統(tǒng)矩陣，為系統(tǒng)的控制系數(shù)；(2)選取線性切換函數(shù)，為增益參數(shù)，的選取決定了系統(tǒng)在滑模面上的收斂性和收斂速度；(3)構(gòu)造離散趨近律, 公式2其中參數(shù)為趨近速度指數(shù)，選取，決定切換函數(shù)是收斂的；參數(shù)為到達(dá)速度，選取，保證系統(tǒng)能有限時(shí)間收斂到零點(diǎn)的一個(gè)領(lǐng)域內(nèi)；參數(shù)為單位向量連續(xù)化參數(shù)，選?。?4)根據(jù)上述的離散趨近律，構(gòu)造理想切換動(dòng)態(tài)，公式3其中，為理想切換動(dòng)態(tài)中的擾動(dòng)變量，為系統(tǒng)在上一周期的第時(shí)刻的干擾信號(hào)， 為的補(bǔ)償量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇；(5)根據(jù)所述的理想切換動(dòng)態(tài)構(gòu)造離散滑模重復(fù)控制器的模型，其中，為上一周期的第時(shí)刻的控制變量，為矩陣系數(shù)，為上一周期的第時(shí)刻的切換函數(shù)，為增益系數(shù)，為伺服系統(tǒng)在上一周期的第時(shí)刻的跟蹤誤差變量，為第時(shí)刻誤差狀態(tài)變量與上一周期同一時(shí)刻誤差狀態(tài)變量的差值， 為離散趨近律的控制修正部分；(6)將當(dāng)前的控制變量作為被控伺服系統(tǒng)的控制命令，使伺服系統(tǒng)跟隨參考輸入變化。dest_path_image001.jpg,530380dest_path_image002.jpg,dest_path_image003.jpg,846830dest_path_image004.jpg,347081dest_path_image003.jpg,dest_path_image005.jpg,643064dest_path_image003.jpg,427218dest_path_image006.jpg,dest_path_image007.jpg,150455dest_path_image008.jpg,dest_path_image009.jpg,443728dest_path_image010.jpg,201010276677X100001dest_path_image011.jpg,543402dest_path_image012.jpg,201010276677X100001dest_path_image013.jpg,932795dest_path_image014.jpg,201010276677X100001dest_path_image015.jpg,591047dest_path_image016.jpg,dest_path_image017.jpg,190524dest_path_image018.jpg,dest_path_image019.jpg,15261dest_path_image020.jpg,9893dest_path_image003.jpg,201010276677X100001dest_path_image021.jpg,839046dest_path_image022.jpg,801186dest_path_image021.jpg,201010276677X100001dest_path_image023.jpg,180346dest_path_image024.jpg,278752dest_path_image003.jpg,201010276677X100001dest_path_image025.jpg,284666dest_path_image026.jpg,201010276677X100001dest_path_image027.jpg,547151dest_path_image028.jpg,201010276677X100001dest_path_image029.jpg,962958dest_path_image003.jpg,181450dest_path_image030.jpg,791554dest_path_image003.jpg,201010276677X100001dest_path_image031.jpg,774291dest_path_image004.jpg
2.如權(quán)利要求1所述的適用于周期伺服系統(tǒng)的離散滑模重復(fù)控制方法，其特征在于 構(gòu)建好控制器后，還需要根據(jù)表征系統(tǒng)收斂速度的吸引層邊界和表征系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的擬滑模帶邊界A(jSM對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定，所述的控制器參數(shù)包括趨近速度指數(shù)P、到達(dá)速度t早位向量連續(xù)化參數(shù)5和理想切換動(dòng)態(tài)干擾的界u 其中
3.如權(quán)利要求2所述的適用于周期伺服系統(tǒng)的離散滑模重復(fù)控制方法，其特征在于 步驟(4)中，假設(shè)為
4.如權(quán)利要求2所述的適用于周期伺服系統(tǒng)的離散滑模重復(fù)控制方法，其特征在于 步驟(4)中
全文摘要
適用于周期伺服系統(tǒng)的離散滑模重復(fù)控制方法，包括辨識(shí)當(dāng)前伺服系統(tǒng)的差分方程模型，將差分方程模型轉(zhuǎn)換為狀態(tài)空間模型選取線性切換函數(shù)；形成離散趨近律，根據(jù)形成的離散趨近律，構(gòu)造理想切換動(dòng)態(tài)根據(jù)所述的理想切換動(dòng)態(tài)構(gòu)造離散滑模重復(fù)控制器的模型將當(dāng)前的控制變量作為被控伺服系統(tǒng)的控制命令，使伺服系統(tǒng)跟隨參考信號(hào)變化。本發(fā)明具有能在減弱系統(tǒng)顫振的同時(shí)，抑制系統(tǒng)中周期性擾動(dòng)帶來(lái)的影響，改善控制品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)周期跟蹤任務(wù)的精確控制的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B11/14GK101976042SQ20101027667
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者孫明軒, 王輝, 范偉云 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)