基于椭圆吸引律和等效扰动扩张状态补偿的用于电机伺服系统的离散重复控制方法技术方案

一种基于椭圆吸引律和等效扰动扩张状态补偿的用于电机伺服系统的离散重复控制方法，给定环节产生周期对称的参考信号；构造周期反馈环节；依据离散时间椭圆吸引律,该吸引律引入等效扰动补偿，其补偿量由扰动扩张观测器给出，构造e/v信号转换模块，其输出信号用于重复控制器的修正量；继而计算出重复控制器的输出信号作为被控对象的控制信号输入。给出了控制器参数的取值对系统跟踪误差收敛过程的影响。具体的控制器参数整定可依据表征系统收敛性能指标进行，且提供了表征跟踪误差收敛过程的单调减区域、绝对吸引层和稳态误差带边界的计算方法。本发明专利技术具有快速收敛性能、加速干扰抑制和高控制精度。

Discrete repetitive control method for motor servo system based on elliptical attraction law and equivalent disturbance expansion state compensation

The law of attraction and an elliptic equivalent disturbance expansion compensation for the discrete motor servo system based on repetitive control method, reference signal link of the cyclical tectonic cycle; feedback; on the basis of discrete time elliptic attraction law the law of attraction by introducing the equivalent disturbance compensation, the compensation amount by the disturbance observer are constructed of e/v expansion. The signal conversion module, the output signal for the correction of repetitive controller; and then calculate the output signal of the repetitive controller as control signal input of the controlled object. The influence of the value of the controller parameters on the convergence process of the system tracking error is given. The tuning of the controller parameters can be carried out on the basis of the system convergence performance index, and provides a method for calculating the monotonic decreasing area, the absolute attracting layer and the steady-state error band boundary of the tracking error convergence process. The invention has fast convergence performance, accelerated interference suppression and high control precision.

【技术实现步骤摘要】
基于椭圆吸引律和等效扰动扩张状态补偿的用于电机伺服系统的离散重复控制方法
本专利技术属于重复控制
，尤其是一种用于精确电机伺服控制重复控制方法，也适用于工业场合中的周期运行过程。
技术介绍
重复控制器具有“记忆”和“学习”特性，可实现周期参考信号轨迹跟踪/周期干扰有效抑制。其存储前一周期控制信号，以此时跟踪误差信号修正前一周期的控制输入，形成当前的控制输入。重复控制技术已成功应用于伺服电机精确控制、电力电子控制技术以及电能质量控制等。重复控制是基于内模原理的一种控制方法。内模原理的本质是将系统外部信号动态模型(即为内模)植入控制系统内，以此构成高精度的反馈控制系统，使系统能够无静差地跟随输入信号。重复控制器构造周期信号内模其中T为给定信号的周期。它是一个含周期时延(e-Ts)的正反馈环节。不考虑输入信号的具体形式，只要给定初始段信号，内模输出就会对输入信号逐周期累加，重复输出与上周期相同的信号。采用连续内模的重复控制器设计多是频域设计，而离散重复控制器的常规设计也是在频域内进行的。相对频域方法，时域设计方法直观、简便，易于直接刻画系统响应的跟踪性能，且可结合现有干扰观测与抑制手本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于椭圆吸引律和等效扰动扩张状态补偿的用于电机伺服系统的离散重复控制方法，被控对象为周期伺服系统，其特征在于：包括以下步骤：1)给定周期参考信号rk，满足rk＝±rk‑N   (1)其中，N为参考信号的周期，rk,rk‑N分别表示k,k‑N时刻的参考信号；2)构造等效扰动

【技术特征摘要】
1.一种基于椭圆吸引律和等效扰动扩张状态补偿的用于电机伺服系统的离散重复控制方法，被控对象为周期伺服系统，其特征在于：包括以下步骤：1)给定周期参考信号rk，满足rk＝±rk-N(1)其中，N为参考信号的周期，rk,rk-N分别表示k,k-N时刻的参考信号；2)构造等效扰动其中，N为参考信号的周期，dk表示k时刻的等效扰动信号，wk,wk-N分别表示k,k-N时刻的干扰信号；3)构造离散时间椭圆吸引律ek+1＝(1-ρ)ek-ε|ek|λfal_ellipse(ek,δ)(3)其中，其中，ek＝rk-yk表示k时刻跟踪误差，yk为k时刻系统输出；ρ、ε、λ为可调整参数，δ为定义的椭圆函数分段边界系数，其取值范围满足ε＞0,0＜ρ＜1，δ＞0，且4)构造具有干扰抑制项的误差动态方程将干扰抑制措施嵌入吸引律(3)，构造如下理想误差动态：ek+1＝(1-ρ)ek-ε|ek|λfal_ellipse(ek,δ)-dk+1(4)其中，dk+1表示k+1时刻的等效扰动；5)依据理想误差动态式(4)，构造具有等效扰动扩张补偿的重复控制器带有扩张状态观测器的误差动态方程为：其中，表示k+1时刻的等效扰动的观测值；构建的扩张状态观测器为：其中，为对误差ek+1的估计，为对误差ek的估计，β1为关于误差的观测器增益系数，β2为关于等效扰动的观测器增益系数，rk+1表示k+1时刻的参考信号，yk+1-N,yk,yk-N分别表示k+1-N,k,k-N时刻的系统输出，uk,uk-N分别表示k,k-N时刻的控制器输入；式中，A′(q-1)＝a1+a2q-1+…+anq-n+1＝q(A(q-1)-1)A(q-1)＝1+a1q-1+…+anq-nB(q-1)＝b0+b1q-1+…+bmq-m满足伺服对象A(q-1)yk＝q-dB(q-1)uk+wk(7)其中，d表示延迟，uk和yk分别表示k时刻的输入和输出信号，wk为k时刻的干扰信号；A(q-1)和B(q-1)为q-1的多项式，q-1是一步延迟算子，n为A(q-1)的阶数，m为B(q-1)的阶数；a1,...,an,b0,...,bm为系统参数且b0≠0,n≥m；d为整数，且d≥1；具有等效扰动扩张补偿的重复控制器为：重复控制器(8)也可表达成uk＝±uk-N+vk(9)其中，将uk作为伺服对象的控制器输入，可量测获得伺服系统输出信号yk，跟随参考信号rk变化。2.如权利要求1所述的基于椭圆吸引律和等效扰动扩张状态补偿的用于电机伺服系统的离散重复控制方法，其特征在于：所述重复控制器的可调整参数包括ρ，ε，δ，λ，其取值范围满足0＜ε＜1，0＜ρ＜1，δ＞0，且定义等效扰动的扩张状态补偿界Δ，即且Δ∈o(T2)，其中T为离散系统采样周期；控制器参数整定可根据表征系统收敛性能的指标进行；这些指标是单调减区域ΔMDR，绝对吸引层ΔAAL和稳态误差带ΔSSE，具体定义如下：单调减区域ΔMDR绝对吸引层ΔAAL稳态误差带ΔSSE1)单调减区域(ΔMDR)ΔMDR＝max{ΔMDR1,ΔMDR2}(10)式中，ΔMDR1，ΔMDR2为实数，且满足取i.当ΔMDR≥δ时记a.当ρ≥0.5时，ΔMDR＝ΔMDR1b.当ρ＜0.5时，记满足表达式当时，ΔMDR＝ΔMDR1反之ΔMDR＝ΔMDR2ii.当ΔMDR＜δ时，a.当ΔMDR＜ek≤δ时，满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡轶，邹胜祥，许欣，胡志云，翁丁恩，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33