一种分数阶迭代滑模控制方法、控制系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种分数阶迭代滑模控制方法、控制系统及装置，该方法通过根据跟随误差e(t)与跟随误差的分数阶导数

【技术实现步骤摘要】
一种分数阶迭代滑模控制方法、控制系统及装置
本专利技术涉及控制
，尤其涉及一种分数阶迭代滑模控制方法、控制系统及装置。
技术介绍
在工业中存在很多具有重复性周期运动的机械设备，如制造业中的数控机床、搬运机器人以及电动注塑机等。而这些具有重复性周期运动的机械设备，其控制系统目前少量会采用迭代学习的方法来改善当前系统的控制性能。目前控制系统采用的迭代学习控制方法可以概括为如下数学模型：该数学模型中，uk+1(t)是第k+1个周期的t时刻控制输出，uk(t)是第k个周期的t时刻控制输出，yd(t)为跟踪目标值，y(t)为t时刻系统实际输出值，e(t)为系统跟随误差，k为学习常数。从上述数学模型可以看出，现有的迭代学习控制方法是利用上一个周期的系统输出值与目标值的跟随误差e(t)作为当前周期的学习更新律，然后与上一个周期的控制输出叠加，作为当前周期的控制输出。这种简单地利用跟随误差作为学习依据的迭代学习控制方法，一旦系统出现随机干扰，则当前周期的跟随误差将增大，下一个周期即使干扰消失了，但学习更新律依然是根据上一个周期的干扰造成的跟随误差来迭代得出当前周期的控制输出值。因此，这种依据单一跟随误差的迭代学习控制方法，在不确定干扰存在的情况下，抗鲁棒性较差，造成系统控制性能不佳，严重的话会破坏系统的稳定。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于解决现有具有重复性周期运动的机械设备的控制系统所采用的依据单一跟随误差的迭代学习控制方法抗干扰性差的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种分数阶迭代滑模控制方法，包括以下步骤：获取被控对象在当前第K个周期t时刻的运行输出的跟随误差e(t)和该跟随误差的分数阶导数根据跟随误差e(t)与跟随误差的分数阶导数经由第一关系式建立分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)；将分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)作为第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)的学习更新律；根据当前第K个周期t时刻的控制输出uk(t)与第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)的学习更新律，经由第二关系式调节第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)。另外，本专利技术还提供一种控制系统，包括：获取模块，用于获取被控对象在当前第K个周期t时刻的运行输出的跟随误差e(t)和该跟随误差的分数阶导数建立模块，用于根据跟随误差e(t)与跟随误差的分数阶导数经由第一关系式建立分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)；确定模块，用于将分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)作为第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)的学习更新律；调节模块，用于根据当前第K个周期t时刻的控制输出uk(t)与第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)的学习更新律，经由第二关系式调节第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)。再者，本专利技术还提供一种运动装置，该运动装置包括重复性周期运动的动力部件，以及还包括用于控制动力部件的如上所述的控制系统。本专利技术通过根据跟随误差e(t)与跟随误差的分数阶导数来建立分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)，然后将分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)作为第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)的学习更新律，可以利用被控对象的重复运动特性，根据过往的数据，不断修正当前控制性能，保证每个周期具有较好控制性能，克服现有迭代学习控制方法依据单一跟随误差作为学习更新律导致抗干扰性差的技术问题，增强了控制系统的抗干扰性能。附图说明图1为本专利技术分数阶迭代滑模控制方法的较佳实施例的流程示意图；图2为本专利技术控制系统的功能模块示意图；图3为本专利技术装置的功能模块示意图；本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。为了解决本专利技术所要解决的上述技术问题，在一个较佳的实施例中，本专利技术提供一种分数阶迭代滑模控制方法。如图1所示，本专利技术提供的分数阶迭代滑模控制方法可以包括如下步骤：步骤S1：获取被控对象在当前第K个周期t时刻的运行输出的跟随误差e(t)和该跟随误差的分数阶导数具体地，当控制系统控制被控对象进行当前第K周期的运动时，被控对象在当前第K个周期t时刻的运行输出的跟随误差e(t)是被控对象在第K个周期t时刻的实际运行输出值与跟踪目标值的偏差。而为了克服依据单一跟随误差的迭代学习控制方法抗干扰性差的技术问题，本专利技术分数阶迭代滑模控制方法不仅获取被控对象在当前第K个周期t时刻的运行输出的跟随误差e(t)，还进一步计算该跟随误差的分数阶导数步骤S2：根据跟随误差e(t)与跟随误差的分数阶导数经由第一关系式建立分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)；具体地，在获取被控对象在当前第K个周期t时刻的运行输出的跟随误差e(t)以及该跟随误差的分数阶导数之后，本专利技术分数阶迭代滑模控制方法经由第一关系式建立分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)。例如，第一关系式是其中，β为正实数，为跟随误差e(t)的r阶导数，0<r<1。本专利技术分数阶迭代滑模控制方法通过建立分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)，能够保证在有限个周期，被控对象的运行输出的分数阶滑模流形面s(e)＝0。根据则有那么根据分数阶微积分理论，只要保证成立，且β为正实数，则可以保证在有限个周期内，被控对象的运行输出的跟随误差e(t)＝0。步骤S3：将分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)作为第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)的学习更新律；具体地，在建立了分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)之后，本专利技术分数阶迭代滑模控制方法将分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)作为第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)的学习更新律，以克服现有迭代学习控制方法依据单一跟随误差作为学习更新律导致抗干扰性差的技术问题。步骤S4：根据当前第K个周期t时刻的控制输出uk(t)与第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)的学习更新律，经由第二关系式调节第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)。具体地，在设置了第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)的学习更新律之后，本专利技术分数阶迭代滑模控制方法经由第二关系式来调节第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)。第二关系式是uk+1(t)＝uk(t)+αs(e)，其中，α为正实数。本专利技术分数阶迭代滑模控制方法通过根据跟随误差e(t)与跟随误差的分数阶导数来建立分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)，然后将分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)作为第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)的学习更新律，可以利用被控对象的重复运动特性，根据过往的数据，不断修正当前控制性能，保证每个周期具有较好控制性能，克服现有迭代学习控制方法依据单一跟随误差作为学习更新律导致抗干扰性差的技术问题，增强了控制系统的抗干扰性能。同时，在另一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分数阶迭代滑模控制方法，包括：获取被控对象在当前第K个周期t时刻的运行输出的跟随误差e(t)和该跟随误差的分数阶导数

【技术特征摘要】
1.一种分数阶迭代滑模控制方法，包括：获取被控对象在当前第K个周期t时刻的运行输出的跟随误差e(t)和该跟随误差的分数阶导数根据跟随误差e(t)与跟随误差的分数阶导数经由第一关系式建立分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)；将分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)作为第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)的学习更新律；根据当前第K个周期t时刻的控制输出uk(t)与第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)的学习更新律，经由第二关系式调节第K+1个周期t时刻的控制输出uk+1(t)。2.如权利要求1所述的分数阶迭代滑模控制方法，其特征在于，第一关系式是其中，β为正实数，为跟随误差e(t)的r阶导数，0<r<1。3.如权利要求1或2所述的分数阶迭代滑模控制方法，其特征在于，第二关系式是uk+1(t)＝uk(t)+αs(e)，其中，α为正实数。4.如权利要求1所述的分数阶迭代滑模控制方法，其特征在于，被控对象在当前第K个周期t时刻的运行输出的跟随误差e(t)是被控对象在第K个周期t时刻的实际运行输出值与跟踪目标值的偏差。5.一种控制系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取被控对象在当前第K个周期t时刻的运行输出的跟随误差e(t)和该跟随误差...

【专利技术属性】
技术研发人员：张碧陶，马原，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36