[发明专利]一种基于预设基函数的自适应滤波器设计方法及伺服系统

权利要求书

1.一种基于预设基函数的自适应滤波器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、基于伺服系统中已知的输入信号与由输入信号引起的误差之间的关系，获得由输入信号引起的误差；

步骤二、设计第一自适应滤波器，使得所述第一自适应滤波器的第一输出信号在伺服系统中所引起的误差等于步骤一中由输入信号引起的误差的负值，从而抵消输入信号引起的误差；

步骤三、基于伺服系统中已知的扰动信号与由扰动信号引起的误差之间的关系，获得由扰动信号引起的误差；

步骤四、设计第二自适应滤波器，使得所述第二自适应滤波器的第二输出信号在伺服系统中所引起的误差等于步骤三中由扰动信号引起的误差的负值，从而抵消扰动信号引起的误差；

步骤五、将所述第一自适应滤波器和所述第二自适应滤波器并联，获得最终的自适应滤波器。

2.根据权利要求1所述的一种基于预设基函数的自适应滤波器设计方法，其特征在于，步骤二中所述第一自适应滤波器的第一输出信号表达式为：

式中，表示设计的第一滤波基函数；表示第一滤波基函数对应的时变权值；M表示使等式成立的最小正整数。

3.根据权利要求2所述的一种基于预设基函数的自适应滤波器设计方法，其特征在于，步骤二中所述第一滤波基函数满足下述式子：

式中，g_r(r)表示由输入信号引起的误差；g_cr表示第一输出信号c_r与其在伺服系统中所引起的误差之间的关系；表示一个存在的常数。

4.根据权利要求1所述的一种基于预设基函数的自适应滤波器设计方法，其特征在于，步骤四中所述第二自适应滤波器的第二输出信号表达式为：

式中，表示设计的第二滤波基函数；表示第二滤波基函数对应的时变权值；N表示伺服系统中具有不同周期的扰动信号的数量。

5.根据权利要求4所述的一种基于预设基函数的自适应滤波器设计方法，其特征在于，步骤四中所述第二滤波基函数满足下述式子：

式中，g_dj(d_j)表示由扰动信号引起的误差；g_cdj表示第二输出信号中第j个扰动信号所对应的输出信号与其在伺服系统中所引起的误差之间的关系；表示一个存在的常数。

6.根据权利要求2或4所述的一种基于预设基函数的自适应滤波器设计方法，其特征在于，步骤二中所述第一滤波基函数对应的时变权值或步骤四中所述第二滤波基函数对应的时变权值按照以下方式获得：

首先，设计正定代价函数其中，e表示伺服系统跟踪误差，e_r表示由输入信号引起的误差，表示由扰动信号引起的误差；

然后，分别计算正定代价函数J关于第一滤波基函数对应的时变权值第二滤波基函数对应的时变权值的偏导数

设置权值初始值为0，使权值沿负偏导数方向更新，从而确定第一滤波基函数对应的时变权值第二滤波基函数对应的时变权值的迭代律分别为：其中，μ为迭代步长；

最后，按照迭代律分别获得下一次迭代的第一滤波基函数对应的时变权值第二滤波基函数对应的时变权值

7.根据权利要求6所述的一种基于预设基函数的自适应滤波器设计方法，其特征在于，所述迭代步长μ按照下述步骤确定：首先，根据权值迭代律并基于自适应滤波器的内稳定性判据计算使权值收敛的迭代步长μ的第一范围；然后，根据伺服系统模型及反馈控制器参数计算使伺服系统稳定的迭代步长μ的第二范围；最后，取第一范围和第二范围的交集作为迭代步长μ的候选值集合。

8.根据权利要求7所述的一种基于预设基函数的自适应滤波器设计方法，其特征在于，所述扰动信号为具有位置周期的扰动信号。