一种基于虚拟模型的跟踪抗扰控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于虚拟模型的跟踪抗扰控制方法，其特征是：首先对线性实际被控对象进行系统辨识并将辨识得到的动力模型作为虚拟模型，针对所述虚拟模型设计跟踪控制律；然后将所述跟踪控制律分别应用于虚拟模型和线性实际被控对象上，利用虚拟模型输出与线性实际被控对象输出的误差设计抗扰控制律；将跟踪控制律与抗扰控制律相加，作为线性实际被控对象的跟踪抗扰控制律，实现对线性实际被控对象的跟踪抗扰控制。本发明专利技术解决了传统闭环控制系统中存在的跟踪和抗扰之间矛盾的问题，在系统具有良好的抗扰性能的同时仍然具有较好的跟踪性能。

A method of tracking disturbance rejection control based on virtual model

The invention discloses a tracking disturbance rejection control method based on virtual model, which is characterized by: firstly, the system identification of the linear actual controlled object is carried out, and the identified dynamic model is taken as the virtual model, and the tracking control law is designed for the virtual model; secondly, the tracking control law is applied to the virtual model separately. On the linear actual controlled object, the disturbance rejection control law is designed by using the error between the virtual model output and the output of the linear actual controlled object, and the tracking control law and the disturbance rejection control law are added together as the tracking disturbance rejection control law of the linear actual controlled object to realize the tracking disturbance rejection control of the linear actual controlled object. The invention solves the contradiction between tracking and disturbance rejection in the traditional closed-loop control system, and has good tracking performance while the system has good disturbance rejection performance.

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟模型的跟踪抗扰控制方法
本专利技术涉及自动控制领域，更具体地说是一种基于虚拟模型的跟踪抗扰控制方法。
技术介绍
在控制系统中存在两种基本的控制方式，即开环控制和闭环控制。相比于开环控制，闭环控制具有诸多的优点，其一是负反馈可以减小前向通道参数变化对系统的影响；二是负反馈可以减少外部扰动信号对系统的影响，使得控制系统可以适应恶劣的外部环境；三是负反馈可以改善控制系统的瞬态和稳态性能。这些优点使得闭环控制被大量应用于工业控制上，并取得了较好的控制效果。公知的PID控制系统就是基于这种负反馈控制。但是闭环控制系统也存在一些问题：在控制系统中存在低频强扰动，其频率与给定输入信号的频率相同或接近，若系统对给定输入信号跟踪的快，则对扰动的抑制能力差；如果系统的抗扰性能好，则系统对给定输入信号的跟踪能力差。也就是说，在闭环控制系统中，存在跟踪和抗扰能力的之间的矛盾。为了解决这个问题，一些优秀的控制策略被提出。在2009年机械工业出版社出版的“自动控制原理”(王孝武、方敏、葛锁良著)一书中，提及了按扰动补偿的复合控制策略。该策略可以在保证闭环系统瞬态和稳态性能的情况下补偿扰动对系统的影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟模型的跟踪抗扰控制方法，其特征是：首先对线性实际被控对象进行系统辨识并将辨识得到的动力模型作为虚拟模型，针对所述虚拟模型设计跟踪控制律；然后将所述跟踪控制律分别应用于虚拟模型和线性实际被控对象上，利用虚拟模型输出与线性实际被控对象输出的误差设计抗扰控制律；将跟踪控制律与抗扰控制律相加，作为线性实际被控对象的跟踪抗扰控制律，实现对线性实际被控对象的跟踪抗扰控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟模型的跟踪抗扰控制方法，其特征是：首先对线性实际被控对象进行系统辨识并将辨识得到的动力模型作为虚拟模型，针对所述虚拟模型设计跟踪控制律；然后将所述跟踪控制律分别应用于虚拟模型和线性实际被控对象上，利用虚拟模型输出与线性实际被控对象输出的误差设计抗扰控制律；将跟踪控制律与抗扰控制律相加，作为线性实际被控对象的跟踪抗扰控制律，实现对线性实际被控对象的跟踪抗扰控制。2.根据权利要求1所述的基于虚拟模型的跟踪抗扰控制方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、由式(1)表征线性实际被控对象：其中：k为采样时刻；na和nb为已知的线性实际被控对象的阶次；y(k+1)、y(k)和y(k-na)依次为k+1、k及k-na时刻的线性实际被控对象输出；u(k)、u(k-1)和u(k-nb)依次为k、k-1及k-nb时刻的线性实际被控对象输入；ai和bj为线性实际被控对象参数，i＝0,1,2,...,na，j＝0,1,2,...,nb；w(k)＝[y(k),...y(k-na),u(k),...u(k-nb)]T；步骤2、对所述线性实际被控对象进行系统辨识，得到由式(2)所示的第一表达方式的系统辨识模型：其中：和依次为k+1、k及k-na时刻的辨识系统输出；和为辨识系统参数，其中i＝0,1,2,...,na，j＝0,1,2,...,nb；步骤3、将式(2)经整理获得由式(3)所示的第二表达方式的系统辨识模型：其中：z-1、和为滞后因子，并有：z-1y(k+1)＝y(k)；将式(3)所表达的系统辨识模型作为虚拟模型；步骤4、针对给定信号r(k)、虚拟模型和按跟踪性能设计的第一PID控制器PID1构成第一闭环回路L1，所述第一闭环回路L1的结构形式为：利用r(k)减去得到跟踪误差ε(k)，将ε(k)作为第一PID控制器PID1的输入信号，在所述第一PID控制器PID1中产生第一输出信号u1(k)，将所述第一输出信号u1(k)作为虚拟模型的输入信号；所述第一PID控制器PID1的输入输出关系如式(4)：u1(k)＝u1(k-1)+kp1(ε(k)-ε(k-1))+kI1ε(k)+kd1(ε(k)-2ε(k-1)+ε(...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛锁良，张凯，曲恒，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34