[发明专利]一种基于吸引律的离散多周期重复控制器

说明书

本发明公开了一种基于吸引律的离散多周期重复控制器。给定参考信号由多个不同周期信号叠加而成，根据不同周期的干扰信号在时域上的周期对称特性，分别构造等效干扰信号；依据吸引律，构造e/v信号转换模块，其输出信号用于子重复控制器的修正量，并以并联方式组合成离散多周期重复控制器；继而计算出其输出信号作为伺服对象的输入，使伺服系统跟随参考信号变化。本发明提供的时域设计的离散多周期重复控制器是一种快速收敛、高控制精度、减少内存占有量、消除多周期干扰信号和有效抑制非周期干扰信号的控制器。

技术领域

本发明涉及一种周期参考/干扰信号下的离散多周期重复控制器，也适用于工业控制中的周期运行过程。

背景技术

多年来，周期信号的跟踪和干扰抑制补偿问题一直是众多学者关注的课题。重复控制是一种是适用于周期伺服系统的控制技术，现有的重复控制技术主要集中于基于内模原理的频域设计方法。内模原理的本质是采用延迟时间为T的延迟环节的正反馈形式1/(1-e^-Ts)来构造周期为T的周期信号内模，并将其嵌入稳定的闭环系统中，内模输出就会对输入信号逐周期累加形成控制作用，从而解决周期性参考信号的跟踪或周期性干扰信号的抑制问题。这种控制技术已经广泛应用于电机伺服系统、电力电子逆变器、硬盘/光盘伺服系统及其它重复运行过程。

实际工程中采用计算机控制技术，控制系统多是以离散时间方式实现。离散重复控制器设计主要有两种途径：一种是通过对连续重复控制器离散化得到；另一种是直接针对离散时间系统进行控制器设计。取采样周期T_s，使得参考信号周期为采样周期的整数倍，记每个周期中的采样点个数为N，即T＝NT_s。这样，离散周期信号内模为1/(1-Z^-N)。现有的重复控制器设计大多在频域中进行的，且大多是单周期干扰抑制研究，但多周期干扰抑制研究却非常少。如果参考信号由多个周期信号叠加而成的，且参考信号的周期为子周期相乘或远大于子周期，例如由周期为2s、3s、5s和7s的四个周期信号叠加而成的参考信号，则参考信号的公共周期为2*3*5*7s＝210s，远大于2s、3s、5s和7s；若采用单周期重复控制器至少需要210/T_s个存储单元，而且重复控制器需要前一周期的历史数据，存在一个周期的控制延迟；因此，跟踪误差至少在一个控制周期(210s)后才开始收敛，会出现周期干扰抑制非常缓慢和内存占用量较多等现象，这种情况往往无法满足实际系统对控制性能的要求。若能提出一种多周期重复控制器，通过构造多个子重复控制器，同时对多周期干扰进行抑制，将其控制延迟时间缩短，提高干扰抑制速度，并能够大大减少其存储空间。因此，仍然有必要继续深入地研究重复控制技术。

发明内容

为了解决已有单周期重复控制技术抑制多周期干扰信号缓慢、动态品质较差以及控制时滞过长等问题，本发明提供了一种快速抑制多周期干扰、动态品质良好、大大减少内存占用量以及高控制精度的基于吸引律的离散多周期重复控制器，且设计过程在时域进行。采用这种多周期重复控制技术能够实现周期参考信号跟踪任务，同时快速消除多周期干扰信号。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种基于吸引律的离散多周期重复控制器，被控对象为周期伺服系统

其中，y_k+1和y_k+1-i分别表示k+1，k+1-i时刻的输出信号，i＝1,2,…,n，u_k+1-i表示k+1-i时刻的控制输入信号，i＝1,2,…,m，T₁,T₂,…,T_p分别表示一周期的采样点数，正整数且互不相等；为k+1时刻的周期为T_j的周期干扰信号，且j＝1,2,…,p，Δw_k+1为k+1时刻的周期未知的周期干扰信号和非周期干扰信号，记表示k+1时刻的系统干扰总和；a₁,…,a_n,b₁,…,b_m，b₁≠0,n≥m为周期伺服系统参数；