[发明专利]一种机电伺服系统的自适应误差符号积分鲁棒重复控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及机电伺服控制技术领域，主要涉及一种机电伺服系统的自适应误差符号积分鲁棒重复控制方法。

背景技术

机电伺服系统具有响应快、传动效率高及能源获取方便等突出优点，广泛应用于众多重要领域。但是随着工业技术水平的提高，对于机电伺服系统的性能要求也越来愈高。机电伺服系统的跟踪性能依赖于控制器的设计，然而系统存在的诸多建模不确定性使得高性能控制器的设计变得困难。在实际工程中，绝大多数机电伺服系统都是在周而复始的执行任务，例如电脑磁盘驱动器、旋转式车床及机械手等。针对执行周期性任务的机电伺服系统的控制问题，传统基于内模原理的线性重复控制是一种易于执行且不依赖于系统动态模型信息的方法，且在只存在周期性建模不确定性的情况下可获得渐近跟踪的性能。传统的重复控制的核心思想是通过基于上一个周期的跟踪误差调整系统控制输入的值以实现逐个周期地提升跟踪性能。但是传统的重复控制存在以下问题：首先，传统的重复控制等价于在一个周期内自动更新周期性建模不确定性的所有值，相当于有无限多个数值需要更新，这就要求控制律的带宽很高，从而也就对实施该控制律的微处理器的内存提出了非常高的要求；其次，由于在传统重复控制律执行的时候，一个周期内的建模不确定性的每个值都是相互独立的，这与离散的随机噪声类似，因此传统的重复控制方法对噪声非常敏感，进而会影响系统的跟踪性能。而误差符号积分鲁棒(RISE)控制方法可以处理任意二阶连续可微的建模不确定性，且基于建模不确定性各阶导数的界已知的假设，可获得渐近跟踪的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种噪声敏感性弱、内存需求低及跟踪性能高的机电伺服系统的自适应误差符号积分鲁棒重复控制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种机电伺服系统的自适应误差符号积分鲁棒重复控制方法，包括以下步骤：

步骤1，建立机电伺服系统的数学模型；

步骤2，构建系统设计模型；

步骤3，设计自适应误差符号积分鲁棒重复控制器。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：有效地降低传统基于内模原理的重复控制器对噪声的敏感性以及规避控制器的高内存需求，并获得半全局渐近跟踪的优异性能。仿真结果验证了其有效性。

附图说明

图1是本发明机电伺服系统的原理图；

图2是机电伺服系统自适应误差符号积分鲁棒重复控制(ARIPC)方法原理示意图；

图3是ARIPC控制器作用下系统实际输出对期望指令的跟踪过程；

图4是ARIPC控制器作用下系统的跟踪误差随时间变化的曲线；

图5是反馈线性化控制器(FLC)控制器、误差符号积分鲁棒控制器(RISE)和自适应误差符号积分鲁棒重复控制器(ARIPC)三种控制器分别作用下系统的跟踪误差对比曲线；

图6是ARIPC控制器作用下参数估计随时间变化的曲线；

图7是ARIPC控制器作用下系统的控制输入随时间变化的曲线。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

结合图1～2本发明机电伺服系统的自适应误差符号积分鲁棒重复控制方法，包括以下步骤：

步骤1，建立机电伺服系统的数学模型；

(1.1)本发明所考虑的机电伺服系统是通过配有商业电气驱动器的永磁直流电机直接驱动惯性负载，其原理图如图1所示。考虑到电磁时间常数比机械时间常数小得多，且电流环速度远大于速度环和位置环的响应速度，故可将电流环近似为比例环节。

因此，根据牛顿第二定律，机电伺服系统的运动方程为：