[发明专利]一种基于一阶特征模型的加速度模式自适应无拖曳控制方法

权利要求书

1.一种基于一阶特征模型的加速度模式自适应无拖曳控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、基于特征模型理论，对无拖曳回路进行一阶特征建模；

步骤二、对一阶特征模型状态与参数扩展变换；

步骤三、基于扩展的状态方程，通过滤波算法对特征模型参数及加速度输出进行在线估计；

步骤四、基于估计的状态与特征参量，构造自适应控制器，完成整个控制方法设计；

所述步骤一中，整个无拖曳回路被控对象为复杂的非线性系统，上述对象通过离散化方法写成如下一阶特征模型形式：

其中，y_k为第k拍时刻系统的加速度采样测量输出，x_k为加速度真实值，u_k为控制输入，v_k为测量噪声，此处等效为白噪声，α_k和β_k为一阶特征模型的两个特征参量，

α_k和β_k满足如下条件：

α_k＝1+η_k,|η_k|≤f₁(T_s)

β₁(T_s)≤β_k≤β₂(T_s),

式中，T_s为采样周期，f₁(T_s)、β₂(T_s)与β₂(T_s)分别表示与T_s相关的有界函数，η_k为有界常数。

2.根据权利要求1所述的一种基于一阶特征模型的加速度模式自适应无拖曳控制方法，其特征在于：所述步骤二中，为从噪声信号中提取特征模型参数及加速度输出，对(1)式做进一步扩展变换，得到

其中，x_1,k＝x_k，x_2,k＝α_k，x_3,k＝β_k。

3.根据权利要求2所述的一种基于一阶特征模型的加速度模式自适应无拖曳控制方法，其特征在于：所述步骤三中，定义扩展变量X_k＝[x_k,α_k,β_k]，进一步得到

X_k+1＝f(X_k,u_k)；

其中，f(X_k,u_k)为由式(2)确定的非线性函数；基于上述扩展状态方程设计如下状态与参数联合估计方法：

其中，表示x的估计值，r(k+1)表示r(k+1)时刻的输出观测误差，R(k)与Q(k)分别为状态噪声协方差矩阵和输出噪声协方差矩阵；

4.根据权利要求3所述的一种基于一阶特征模型的加速度模式自适应无拖曳控制方法，其特征在于：所述步骤四中，基于整合后的一阶特征模型进行自适应控制律的设计，该控制器由自适应部分和逻辑积分部分构成，具体设计方法为

其中，

λ与l₁为可调节的正常数，k_i＞0为可调积分增益，u_ik与u_ik-1分别表示第k拍与第k-1拍时的逻辑积分控制量，为y_k的估计值。