一种用于电机伺服系统的离散重复控制方法

摘要

一种用于电机伺服系统的离散重复控制方法，包括：给定环节、周期反馈环节、e/v信号变换模块以及减/加法环。给定环节产生周期对称的参考信号；构造周期反馈环节；依据反正切吸引律,构造e/v信号转换模块，其输出信号用于重复控制器的修正量；继而计算出重复控制器的输出信号作为被控对象的控制信号输入。给出了控制器参数的取值对系统跟踪误差收敛过程的影响。具体的控制器参数整定可依据表征系统收敛性能指标进行，且提供了表征跟踪误差收敛过程的单调减区域、绝对吸引层和稳态误差带边界的计算方法。本发明提供一种具有快速收敛性能、加速干扰抑制和高控制精度的用于电机伺服系统的离散重复控制方法。

主权项

一种用于电机伺服系统的离散重复控制方法，被控对象为周期伺服系统，其特征在于：所述离散重复控制方法包括如下步骤：1)给定周期参考信号r_k，满足r_k＝±r_k‑N   (1)其中，N为参考信号的周期，r_k,r_k‑N分别表示k,k‑N时刻的参考信号；2)构造等效扰动其中，N为参考信号的周期，d_k表示k时刻的等效扰动信号，w_k,w_k‑N分别表示k,k‑N时刻的干扰信号；3)构造离散时间反正切吸引律$e_{k+1}=(1-\rho )e_k-ϵ\frac{2}{\pi }{\tan }^{-1}\left(\frac{e_k}{\delta }\right)---\left(4\right)$其中，e_k＝r_k‑y_k表示k时刻跟踪误差，y_k为k时刻系统输出；ρ表征吸引指数，ε表征ρ＝0时的等速吸引速度，ρ、ε均为可调参数，δ为反正切函数斜率系数，其取值范围满足ε＞0，0＜ρ＜1，δ＞0，4)将干扰抑制措施嵌入吸引律(4)，构造如下理想误差动态$e_{k+1}=(1-\rho )e_k-ϵ\frac{2}{\pi }{\tan }^{-1}\left(\frac{e_k}{\delta }\right)-d_{k+1}---\left(5\right)$其中，d_k+1为k+1时刻等效扰动；5)依据理想误差动态(4)设计重复控制器式中，A′(q^‑1)＝a₁+a₂q‑¹+…+a_nq^‑n+1＝q(A(q^‑1)‑1)A(q^‑1)＝1+a₁q^‑1+…+a_nq^‑nB(q^‑1)＝b₀+b₁q^‑1+…+b_mq^‑m满足伺服对象A(q^‑1)y_k＝q^‑dB(q^‑1)u_k+w_k   (5‑2)其中，d表示延迟，u_k和y_k分别表示k时刻的输入和输出信号，w_k为k时刻的干扰信号；A(q^‑1)和B(q^‑1)为q^‑1的多项式，q^‑1是一步延迟算子，n为A(q^‑1)的阶数，m为B(q^‑1)的阶数；a₁,...,a_n,b₀,...,b_m为系统参数且b₀≠0,n≥m；d为整数，且d≥1；重复控制器(5‑1)也可表达成u_k＝±u_k‑N+v_k   (5‑3)其中，将u_k作为伺服对象的控制输入信号，可量测获得伺服系统输出信号y_k，跟随参考信号r_k变化。