一类欠驱动多输入多输出系统集中式自抗扰控制方法技术方案

本发明专利技术公布了一类欠驱动多输入多输出系统的集中式自抗扰控制方法，其特征在于：将欠驱动系统分为直接驱动部分和间接驱动部分，根据直接驱动部分的当前状态和目标状态，设计直接驱动部分的虚拟控制量；利用统一的扩张状态观测器对欠驱动部分的扰动和不确定部分进行统一估计并补偿，并设计间接驱动部分的虚拟控制量；将直接和间接驱动部分的虚拟控制量有机组合后形成综合控制量，实现了欠驱动系统的集中控制；运用Lyapunov方法将控制系统的反馈控制增益和系统误差方程中Hurwitz稳定矩阵极点配置相关联，保证了系统的稳定性，也将待整定的控制系统增益集中为极点配置一个参数；整个控制系统结构紧凑，鲁棒性和抗干扰能力强、参数整定容易，具有通用性。

Centralized Active Disturbance Rejection Control for a Class of Underactuated MIMO Systems

【技术实现步骤摘要】
一类欠驱动多输入多输出系统集中式自抗扰控制方法
本专利技术涉及一类欠驱动多输入多输出(MIMO)系统集中式自抗扰控制方法，属于自动控制领域。
技术介绍
欠驱动系统是指系统控制输入数目小于系统自由度的一类非线性系统。相比全驱动系统，欠驱动系统由于减少了部分执行器，使其成本低、轻巧灵活、能耗少、易维护，这些特点使得欠驱动系统在机器人、柔性装置、起重机械、基准系统等领域应用广泛。然而，由于欠驱动系统输入数量缺失、非线性、参数摄动、多目标、易受干扰等特点，使得其控制难度较高，至今仍被认为是自动控制领域的主要开放问题之一。为了使问题简化，欠驱动系统常采用模型线性化方法进行处理，虽有一定效果，但由于不能补偿名义模型和实际对象的差别，外部扰动、模型不确定性很容易使控制系统不稳定。采用部分反馈线性化方法设计欠驱动系统控制器，是欠驱动系统稳定控制的常用方法，但这种方法只能保证欠驱动系统的一部分状态量被控制，能否完成控制目标依赖于位形结构。通过将驱动变量和欠驱动变量组合成复合变量，使欠驱动系统转化成全驱动系统，釆用全驱动系统的控制方法设计控制器，也在欠驱动系统控制器的设计中应用较多，但这种方法在模型中存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一类欠驱动多输入多输出(MIMO)系统的集中式自抗扰控制方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤A，将欠驱动MIMO系统拆分为直接驱动部分和间接驱动部分：对于m输入，n输出的欠驱动MIMO系统(1≤m<n)：

【技术特征摘要】
1.一类欠驱动多输入多输出(MIMO)系统的集中式自抗扰控制方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤A，将欠驱动MIMO系统拆分为直接驱动部分和间接驱动部分：对于m输入，n输出的欠驱动MIMO系统(1≤m<n)：将其拆分为直接驱动部分(2)和间接驱动部分(3)，在设计直接驱动部分虚拟控制量和间接驱动部分虚拟控制量的基础上，再将这两个部分的虚拟控制量进行有机组合，形成系统的实际控制量ui，以实现对欠驱动系统所有自由度的控制；定义间接控制部分j对直接控制部分i的影响系数若间接控制部分j对直接控制部分i有影响，则若没有影响，则为简单起见，将和对ui有影响的虚拟控制量进行线性组合，作为直接驱动部分i的实际控制量，即步骤B，根据直接驱动部分的当前状态和目标状态，设计直接驱动部分的虚拟控制量：假定欠驱动MIMO系统(1)的目标状态为为使系统(1)收敛于目标点，需要对系统进行状态反馈，将欠驱动MIMO系统的直接驱动部分表示为：采用常规比例-微分(PD)反馈控制，设计yi的虚拟控制量：其中，ki1,ki2为反馈控制量增益，xi,为直接驱动部分i的当前状态值，通过相关传感器测得；步骤C，设计线性扩张状态观测器，估计间接驱动部分的状态、扰动和不确定部分，并设计间接驱动部分的虚拟控制量，其具体流程为：式(3)所述的欠驱动MIMO系统的间接驱动部分可表示为:其中，fj(·)为状态量yj的总和扰动，bj为bji的估计值；设未知扰动fj(·)有界且可微，即(δj,是正实数...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖友刚，卢浩，韩锟，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43