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速度无传感鲁棒近似时间最优位置伺服控制方法技术

技术编号:10092578 阅读:231 留言:0更新日期:2014-05-28 16:20
本发明专利技术涉及一种速度无传感鲁棒近似时间最优位置伺服控制方法,包括以下步骤:步骤1、计算系统的跟踪误差e,当跟踪误差e大于设定宽度,即e在线性工作区之外时,以时间最优控制律为控制律,对系统进行最大的加速或减速;当跟踪误差e不大于设定宽度,即e在线性工作区之内时,将控制律平滑地切换成线性控制律;步骤2、设计一降阶的扩展状态观测器,同时估计系统速度v和未知扰动d;步骤3、将所述降阶的扩展状态观测器的估计结果代入所述控制律,用于反馈控制和扰动补偿。该方法有利于对位置伺服系统进行快速、准确的定位控制。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种,包括以下步骤:步骤1、计算系统的跟踪误差e,当跟踪误差e大于设定宽度,即e在线性工作区之外时,以时间最优控制律为控制律,对系统进行最大的加速或减速;当跟踪误差e不大于设定宽度,即e在线性工作区之内时,将控制律平滑地切换成线性控制律;步骤2、设计一降阶的扩展状态观测器,同时估计系统速度v和未知扰动d;步骤3、将所述降阶的扩展状态观测器的估计结果代入所述控制律,用于反馈控制和扰动补偿。该方法有利于对位置伺服系统进行快速、准确的定位控制。【专利说明】
本专利技术涉及位置伺服系统控制
,特别是一种。
技术介绍
国内外的科研机构和学者们都对位置伺服系统的控制做了大量的研究工作。目前对于控制信号受限的快速定位问题,通常会首先考虑时间最优控制(Time-optimalcontrol, TOC)技术,其思路是:依次以正反两个方向的最大幅值控制信号施加到系统中进行最大的加速和减速(Bang-bang控制),但这种方法的鲁棒性较差,当实际对象的模型有差异或系统中存在扰动时控制信号出现颤振、导致系统性能恶化。在位置伺服控制中需要用到位置和速度信号,其中位置信号是比较容易量测的,而速度传感器的安装会降低伺服系统的可靠性、并给系统的维护带来困难,所以一般考虑无速度传感器的控制。速度信号的获取通常可利用对位置信号的微分或者对加速度信号的积分。但是对信号的微分容易放大系统测量噪声,而积分的方法又依赖于加速度传感器的性能,且增加控制系统的成本。此外,实际系统中存在着扰动,如果未加以补偿,将会产生静态误差。消除静态误差的常用方法是引入积分控制,但积分控制的瞬态性能对系统给定和扰动幅值比较敏感,当给定目标或扰动幅值偏离原设定值时,积分控制往往需要重新整定其参数才能维持较好的性能,并且积分控制容易产生Windup现象,这就需要加入抗饱和措施,从而使原本简单的控制结构变为复杂化、增大了实时控制的难度。为消除未知扰动的不利影响、改善系统瞬态性能和稳态精度,一种更好的方法是对扰动进行估计和补偿。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种,该方法有利于对位置伺服系统进行快速、准确的定位控制。为实现上述目的,本专利技术的技术方案是:一种,对于采用如下模型描述的伺服系统:【权利要求】1.一种,其特征在于,对于采用如下模型描述的伺服系统: 2.根据权利要求书1所述的,其特征在于,在步骤(1)中,所述控制律%由下式确定:U= fp (θ) — A2V — d 其中分段误差函数4(e)定义如下: 3.根据权利要求书2所述的,其特征在于,所述分段误差函数4(e)满足以下连续性和平滑性两个约束条件: 4.根据权利要求书3所述的,其特征在于,在步骤(2)中,所述降阶的扩展状态观测器采用如下的动态方程估计未量测的系统速度r和未知扰动d: 5.根据权利要求书4所述的,其特征在于,在步骤(3)中,代入所述降阶的扩展状态观测器的估计结果后,得到的控制律为:H = (Cf》—k?v ―汐。【文档编号】H02P6/00GK103825526SQ201410104130【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日 【专利技术者】程国扬, 胡金高, 彭萌 申请人:福州大学本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种速度无传感鲁棒近似时间最优位置伺服控制方法,其特征在于,对于采用如下模型描述的伺服系统:式中,y为可量测的系统位置输出量,v为系统速度,、分别表示y、v对时间的一阶导数,d为未知扰动,u为幅值受限的控制输入,b为模型参数,sat(·)为饱和限幅函数,包括以下步骤:步骤(1) 计算系统的跟踪误差e=r-y,其中r为目标位置,当跟踪误差e大于设定宽度,即跟踪误差e在线性工作区之外时,以时间最优控制律为控制律,对系统进行加速或减速;当跟踪误差e不大于设定宽度,即跟踪误差e在线性工作区之内时,将控制律平滑地切换成线性控制律;步骤(2) 设计一降阶的扩展状态观测器,同时估计系统速度v和未知扰动d;步骤(3) 将所述降阶的扩展状态观测器的估计结果代入所述控制律,用于反馈控制和扰动补偿。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:程国扬胡金高彭萌
申请(专利权)人:福州大学
类型:发明
国别省市:福建;35

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