[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

摘要

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，包括：建立带输入饱和的伺服系统模型，初始化系统状态及控制参数；提取参数误差信息，并设计在线自适应参数辨识器，在线辨识系统未知参数；设计改进型指数趋近律，将饱和转化为输入相关函数，并结合辨识参数设计趋近律滑模控制器。本发明所设计的参数在线辨识和控制算法对位置伺服系统具有良好的辨识和跟踪控制效果，能够高精度在线辨识系统参数，并提高伺服系统的控制性能，削弱输入控制器的抖振。

主权项

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。