一种自适应反馈保护动态面控制器结构及设计方法

摘要

本发明公开了一种自适应反馈保护动态面控制器结构及设计方法，所述的结构由n级子控制器组成，第1级子控制器的输出端α₂与第2级子控制器的输入端相连，依此类推，第i-1级子控制器的输出端α_i与第i级子控制器的输入端相连，直到第n-1级子控制器的输出端α_n与第n级子控制器的输入端相连；所述的第i级子控制器由滤波器单元、比较器单元、线性控制单元、逼近器单元、反馈保护单元和求和器单元构成。本发明由于在动态面控制的基础上增加了反馈保护单元，一方面可以显著地提高控制器的输入暂态性能，使得该设计方法更有利于实际的工程应用；另一方面克服了动态面控制设计方法中不能通过调整滤波器的时间参数以实现调整控制输入信号频带的局限性。

主权项

一种自适应反馈保护动态面控制器结构，由n级子控制器组成，第1级子控制器的输入端与参考信号r相连，第1级子控制器的输出端α₂与第2级子控制器的输入端相连，依此类推，第i‑1级子控制器的输出端α_i与第i级子控制器的输入端相连，直到第n‑1级子控制器的输出端α_n与第n级子控制器的输入端相连，第n级子控制器的输出端u与被控系统的输入端相连； 其特征在于：所述的第i级子控制器由滤波器单元、比较器单元、线性控制单元、逼近器单元、反馈保护单元和求和器单元构成，滤波器单元的输入端与反馈保护单元的输出端和第i‑1级子控制器的输出端相连；滤波器单元的一个输出端与求和器单元的输入端相连，其另一个输出端与比较器单元的输入端相连；比较器单元的输入端还与被控系统的状态相连、比较器单元的输出端分别与线性控制单元和逼近器单元的输入端相连；线性控制单元的输出端与求和器单元的输入端相连；逼近器单元的输入端还与被控系统的状态相连、逼近器单元的输出端与求和器单元的输入端相连；反馈保护单元的输入端分别与被控系统的状态和求和器单元的输出端相连； 所述的第n级子控制器由滤波器单元、比较器单元、线性控制单元、逼近器单元和求和器单元构成，滤波器单元的输入端与第n‑1级子控制器的输出端相连；滤波器单元的一个输出端与求和器单元的输入端相连、其另一个输出端与比较器单元的输入端相连；比较器单元的输入端还与被控系统的状态相连；线性控制单元的输出端与求和器单元的输入端相连；逼近器单元的输入端还与被控系统的状态相连、其输出端与求和器单元的输入端相连；第n级子控制器的输出端u与被控系统的输入端相连； 所述的被控系统由下列n阶下三角单输入单输出不确定非线性系统形式来描述： 其中x_i∈R为被控系统第i级子系统的状态；u∈R为被控系统的控制输入；为未知的非线性函数，y∈R为被控系统的输出；所述的被控系统包括严格反馈和仿射纯反馈两类不确定非线性系统；所述的被控系统的控制目标是设计一种控制器使得输出y跟踪一个外部参考信号r。