[发明专利]自抗扰控制技术伺服系统控制方法

权利要求书

1.一种自抗扰控制技术伺服系统控制方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）在标准自抗扰算法基础上，用一个指令微分器ComD代替标准自抗扰控制算法中安排过渡过程的跟踪微分器TD，ComD根据系统的输入位置指令值v计算出新位置指令值w1、新速度指令值w2和新加速度指令值w3，再使用扩张状态观测器ESO得到系统位置观测值z1,速度观测值z2和加速度观测值z3后，新位置指令值w1和位置观测值z1构成了位置误差e1,新速度指令值w2和速度观测值z2构成了速度误差e2,将e1和e2作为输入变量送到非线性调节器NLSEF中；

（2）ComD将提取的新加速度指令值w3直接前馈，与非线性调节器的输出量u0相加，再减去z3，并除以被控对象增益b0后，作用于被控对象，使被控对象向着要求的方向运动，伺服系统的ADRC算法输出：

u=(u0+w3-z3)/b0

式中，u0为非线性调节器的输出量，z3为系统的加速度观测值，b0是被控对象增益，u为上述改进方法的输出量；

（3）在下一个周期时刻，ComD又根据v计算出w1、w2和w3，y被测量，经过扩张状态观测器ESO计算出系统位置观测值z1、速度的观测值z2和加速度观测值z3，重新得到新的控制量u0和非线性调节器输出控制量u，如此循环往复，形成自抗扰控制技术的伺服控制闭环系统。

2.如权利要求1所述的自抗扰控制技术伺服系统控制方法，其特征在于，ComD的算法采用

上式中，f1,f2,f3各表示某种函数运算，这3个函数的输入为系统的输入 位置指令值v、采样周期h，同时新位置指令值w1、新速度指令值w2和新加速度指令值w3也要作为输入参数加入到函数运算中。

3.如权利要求1所述的自抗扰控制技术伺服系统控制方法，其特征在于，保留标准自抗扰技术中的“扩张状态观测器”ESO的算法是

上式ESO与标准自抗扰控制技术中的ESO形式和作用都相同，它是根据系统输出的位置测量值y来计算出系统当前的位置、速度和加速度等状态变量。

4.如权利要求2或3所述的自抗扰控制技术伺服系统控制方法，其特征在于，把由ESO算法构成的指令微分器称为“指令ESO微分器”ComD_ESO,由此得到的w1,w2和w3计算形式为：

式中，we是ComD_ESO中的指令观测误差，fwe是we经函数fal(we,1/2,δ)处理过的指令位置观测误差信息,fwe1是we经函数fal(we,1/4,δ)处理过的指令位置观测误差信息,β01、β02、β03是ESO中计算w1,w2,w3用的常数系数。

5.如权利要求1所述的自抗扰控制技术伺服系统控制方法，其特征在于，采用函数fhan作为非线性调节器NLSEF， 

式中，c是调节器的速度阻尼调节系数，h是采样周期,k是时间系数，c和k是根据系统的响应过程来确定的常系数，非线性调节器NLSEF输出量是u0。

6.如权利要求1所述的自抗扰控制技术伺服系统控制方法，其特征在于，伺服系统自抗扰控制技术的改进算法improved_ADRC为，

7.如权利要求1所述的自抗扰控制伺服系统控制方法，其特征在于，将ComD_ESO替代改进算法improved_ADRC中的ComD，得到一个具体实现的伺服系统ADRC算法improved_ADRC_1，构成伺服系统自抗扰控制技术的改进算法形式如下： 

式中，v是系统的输入位置指令值，y是系统输出的位置测量值，u是自抗扰算法的输出量，b0是被控对象增益，r是被控对象的最大加速度，其他参数为常系数。