用于周期伺服系统的离散重复控制器

摘要

本发明公开了一种用于周期伺服系统的离散重复控制器。本发明包括：给定环节、周期反馈环节、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；依据吸引律方法,构造信号转换模块，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输入。给出了控制器参数的取值对系统跟踪误差的收敛过程的影响。具体的控制器参数整定工作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。本发明提供的时域设计的重复控制器是一种快速收敛、能有效提高跟踪精度、抑制周期信号干扰的控制器。

主权项

1.用于周期伺服系统的离散重复控制器，其特征在于： (1)给定参考信号r_k，该参考信号具有周期特性 r_k＝±r_k-N     (1) 其中，N为参考信号周期，r_k-N为k时刻对应前一周期参考信号； (2)构造离散吸引律 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，e_k+1表示k+1时刻跟踪误差，ρ、ε为表达吸引速度的两个常数，δ为双曲函数斜率系数，这些参数的取值范围为：ε＞0，0＜ρ＜1，δ＞0； (3)加入干扰抑制项，建立理想误差动态为 其中，d_k+1为k+1时刻等效扰动，用于等效扰动的补偿；(4)在吸引律(2)中，参数ρ、ε、δ确定了跟踪误差e_k的收敛过程，当时，直接由吸引律(2)构造控制器，其闭环系统无稳态误差，具体地，a)当时，跟踪误差e_k将严格单调收敛，无抖振、无正负交替地收敛于原点；b)当时，跟踪误差e_k将绝对收敛，出现正负交替现象，但最终仍会收敛于原点；c)当时，跟踪误差e_k不会收敛到原点，而是收敛到由这些参数确定的一误差带内；(5)依据理想误差动态(3)设计重复控制器 式中，u_k是k时刻重复控制器输出，u_k-N为k时刻对应前一周期重复控制器输出，r_k+1为k+1时刻参考信号，y_k-N为k时刻对应前一周期系统输出，y_k+1-N为k+1时刻对应前一周期系统输出，A(q^-1)及B(q^-1)为伺服对象A(q^-1)y_k＝q^-dB(q^-1)u_k+w_k关于q^-1的系数多项式A(q^-1)=1+a₁+a₂q^-1+…+a_nq^-n，B(q^-1)＝b₀+b₁q^-1+…+b_mq^-m，其n中为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；d表示延迟，d≥1；w_k为系统干扰； 重复控制器(4)也可表达成 u_k＝±u_k-N+v_k     (5) 其中， 它是周期反馈环节的输入信号，经e/v信号转换环节得到，针对具体模型，依据吸引律方法，可以得到e/v信号的转换方式。