[发明专利]一种带有输入饱和的伺服系统自适应参数辨识与控制方法

权利要求书

1.一种带有输入饱和的伺服系统自适应参数辨识与控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1,建立含输入饱和的位置伺服系统模型，初始化系统状态及控制参数，过程如下：

1.1,位置伺服系统模型表示如下：

其中，k_t是系统的力矩系数；J是转动惯量；B是粘滞摩擦系数；θ表示电机角位置，是系统输出；ω是电机转速；i表示力矩电流，是系统输入；

1.2,考虑系统饱和，电机饱和输入改写成i＝sat(u)，u是系统的实际输入，sat(u)的形式写成：

其中，u_max是系统的最大输入；

1.3,定义x₁＝θ，将式(2)改写成：

其中，

步骤2,参数误差信息的提取，过程如下：

2.1,将式(3)写成如下形式：

其中，

2.2,定义将Φ和进行滤波如下操作：

其中，Φ_f、分别是Φ和滤波后的值；Φ_f(0)、分别是Φ_f、的初值；r是调节参数；

由式(4)和式(5)得：

2.3,定义两个动态方程P和Q如下：

其中，l是调节参数；P(0)、Q(0)分别是P和Q的初值；

由式(7)得：

2.4,由(6)和(8)得到关于参数误差的信息如下：

Q＝PΘ (9)

步骤3,基于改进型指数趋近律的控制律设计，过程如下：

3.1,定义滑模趋近律为：

其中，s是滑模变量；D(s)＝δ₀+(1-δ₀)e^-β|s|，δ₀和β是正调节参数，且δ₀≤1；k是增益参数；

3.2,定义跟踪误差为e＝x₁-x_d，则其中x_d是系统的参考位置信号，设计滑模变量为：

则s求导得：

3.3,定义输入相关函数φ(u)＝sat(u)-u，则φ(u)是有界的，且满足如下条件：

|φ(u)|≤c₁+c₂|e|+c₃e² (14)

其中，c₁、c₂、c₃是未知边界的变量；

3.4,设计系统的控制律为：

其中，分别是c₁、c₂、c₃的估计值；

3.5,的估计律设计如下：

其中，p₁、p₂、p₃是调节参数；

3.6,定义其中γ₁、γ₂是正常数，则有系统未知参数的辨识律设计为：

3.7,定义李雅普诺夫函数如下：

其中，分别表示a₁、b₁、c₁、c₂、c₃各变量的估计误差，分别表示a₁、b₁、c₁、c₂、c₃各变量的估计值；

对式(20)求导得：

3.8,将式(13)-(20)代入式(21)知，系统渐近稳定。