[发明专利]一种基于干扰观测器的混合悬浮实验体控制方法

摘要

本发明公开了一种基于干扰观测器的混合悬浮实验体控制方法，本发明针对于混合悬浮实验体的模型参数未知的情况下，在传统PID控制方法基础上，采用自适应的思想而设计的自适应PD控制律。而干扰观测器是用于在线估计有界的非线性外部干扰。综合以上所描述的方法，最终确定的基于干扰观测器的自适应控制方法则能很好地解决以上还存在的问题，本发明算法能够使控制精度远远高于传统PID控制，且具有很好的收敛性。

主权项

一种基于干扰观测器的混合悬浮实验体控制方法，其特征在于：包括以下步骤：1)对航行任务进行规划，预设航行轨迹ηd；2)将实验体放入实验环境中，上电准备好后，测量系统的各个模块进行对航行器的位置，姿态及速度进行测量，并将测量值η(0)，v(0)发送到上位机；3)上位机通过接受到的测量系统的测量信息η(0)，v(0)，解算航行的轨迹误差向量其中并赋予系统未知参数矩阵的初始值与干扰观测器的初始值d(0)，根据以下自适应PD控制律进行控制力解算，τ=Ks+Φ(v·,v,η)θ^+d^(t)θ^·=Γ-1ΦT(v·,v,η)s-Kθθ^d^·(t)=Λ-1s-Kdd^(t)]]>然后将解算得到的控制力通过实验体的推力分配矩阵解算，得出每个推进器的推力值，并将各个推进器的控制推力通过串口发送到下位机；当B不可逆时，4)下位机接受到上位机发送的控制指令，电机控制模块通过对控制力信号进行分析解算，输出一个与控制力所对应的PWM波到电机，完成整个对电机的推力控制；5)混合悬浮实验体开始运动时，上位机接收到测量系统测量到的新的实际值η(k)，v(k)，按照步骤(3)对系统的跟踪误差s(k)进行更新，同时更新新的控制力τ(k)，并通过模型的推力分配矩阵将新的控制力τ(k)解算得到推力矩阵T(k)，将得到的新的T(k)发送到下位机；6)根据实验的反馈数据，通过改变系统的误差控制增益矩阵K，系统未知参数估计的增益矩阵Kθ及系统的干扰观测的增益矩阵Kd，观察变化后的跟踪误差轨迹，做出适当的对系统各个增益矩阵K,K1,K2的调整；7)重复进行上述步骤2)～6)，使航行路线达到最优，跟踪误差达到最小。