【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及控制，具体涉及一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法。
技术介绍
1、机电作动器是航空飞行器的重要部件。飞行过程中，由于气流、舵面偏转角度变化等因素的影响，导致飞机舵面的载荷发生剧烈变化，而且这种变化充满不确定性。因此，对机电作动系统的高频响、抗负载扰动提出较高要求。
2、航空机电作动器中，由于振动冲击等环境要求，转子位置的获取是采用旋转变压器作为位置传感器；速度的计算受旋转变压器解码芯片量化误差和微分运算的影响；在高速段计算的速度具有高信噪比，然而，当作动器到达设定偏角后，速度接近零，旋转变压器解码芯片的有限分辨率带来量化噪声，导致低速信噪比降低；同时，为了使机电作动系统具有高动态性能，需要提高闭环控制带宽，而高带宽导致在低速区域放大了位置采样量化噪声，引起控制信号波动，降低机电作动器位置控制的稳态精度。
3、因此，需要提供一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法，通过跟踪微分器进行位移规划，以实现通过前馈方式提高作动过程中的位置跟踪性能，然后，基于三阶扩张状态观测器的扰动补偿，以解决作动器的控制性能易受扰动影响的问题。
2、本专利技术的一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法采用如下技术方案：包括：
3、获取作动器的三阶线性跟踪微分器，根据三阶线性跟踪微分器对作动器进行位移规划，并提取作动器在每个控制时刻的期望电角速度
4、根据作动器的实际位置和实际电角速度，建立作动器的包含位置环总扰动的数学模型，并根据数学模型获取作动器的控制系数；
5、将作动器在每个控制时刻的实际位置、上一个控制时刻的控制指令输入作动器的三阶扩张状态观测器，得到作动器在每个控制时刻的位置、电角速度以及位置环总扰动对应的估计值，根据每个控制时刻对应的估计值和每个控制时刻对应的实际位置，获取三阶扩张状态观测器在每个控制时刻时的实时带宽参数，根据每个控制时刻对应的估计值和目标位置，获取作动器的反馈控制律在每个控制时刻的实时带宽参数；
6、根据反馈控制律对应的实时带宽参数与作动器的控制系数，获取作动器在每个控制时刻的反馈控制律的反馈矩阵的参数；
7、根据三阶扩张状态观测器对应的实时带宽参数获取三阶扩张状态观测器的增益参数，根据增益参数获取作动器在每个控制时刻的最终三阶扩张状态观测器；根据每个控制时刻的最终三阶扩张状态观测器获取作动器在每个控制时刻的位置环总扰动、位置和电角速度对应的最终估计值；
8、根据作动器在每个控制时刻的位置环总扰动、位置和电角速度对应的最终估计值，作动器在每个控制时刻的期望电角速度、目标位置和期望加速度，作动器的控制系数的估计值，以及在每个控制时刻的反馈矩阵的参数，获取作动器在每个控制时刻的控制指令，根据控制指令控制作动器。
9、优选的，作动器的三阶线性跟踪微分器为：
10、
11、式中，表示用于计算期望加速度的中间变量； θref表示作动器在第q个控制时刻的期望位置；表示作动器在第q个控制时刻进行位移规划的实际用于闭环控制的目标位置；表示作动器在第q个控制时刻的期望电角速度；表示作动器在第q个控制时刻的期望加速度； r表示作动器在第q个控制时刻的三阶线性跟踪微分器的参数；表示对作动器在第q个控制时刻进对应的目标位置进行求导；表示对作动器在第q个控制时刻的期望电角速度进行求导；表示对作动器在第q个控制时刻的期望加速度进行求导。
12、优选的，获取作动器在每个控制时刻的反馈控制律包括：
13、根据作动器在每个控制时刻的实际位置和目标位置获取作动器在每个控制时刻的位置跟踪误差，根据作动器在每个控制时刻的实际电角速度和期望电角速度获取作动器在每个控制时刻的电角速度跟踪误差；
14、根据作动器在每个控制时刻的电角速度跟踪误差和位置跟踪误差，获取作动器在每个控制时刻的反馈控制律的误差矩阵；
15、根据作动器在每个控制时刻的反馈控制律的误差矩阵和数学模型，获取作动器的误差方程；
16、根据误差方程的系统矩阵获取反馈控制律的反馈矩阵；
17、将反馈控制律的反馈矩阵与误差矩阵的乘积，作为反馈控制律。
18、优选的，获取作动器在每个控制时刻的反馈控制律的反馈矩阵的参数，包括：
19、对反馈控制律的误差矩阵求一阶导数；
20、将数学模型代入误差矩阵的一阶导数得到作动器的误差方程；
21、令det( λi– a2) = 0，并作为作动器的误差方程的特征方程，其中， a2表示误差方程的系统矩阵； λ表示特征方程的特征根； i表示单位矩阵；det表示求行列式；
22、将期望的特征根配置到同一点，则有特征方程的特征根等于作动器的反馈控制律的带宽参数的负值；
23、根据反馈控制律的带宽参数和作动器的控制系数，获取反馈控制律的反馈矩阵的参数。
24、优选的，获取作动器的反馈控制律在每个控制时刻的实时带宽参数的步骤为：
25、
26、式中，tanh( )是双曲正切函数； c1是反馈控制律的带宽参数 ωe变化快慢的参数， c1取正值； ωemin是作动器的反馈控制律的所有控制时刻的实时带宽参数 ωe中的最小值； ωemax是作动器的反馈控制律的所有控制时刻的实时带宽参数 ωe中的最大值；是作动器在第q个控制时刻的实际位置 θ的估计值；表示作动器在第q个控制时刻进行位移规划的实际用于闭环控制的目标位置。
27、优选的，获取作动器的三阶扩张状态观测器的实时带宽参数的步骤为：
28、
29、式中，tanh()是双曲正切函数； c2是决定三阶扩张状态观测器的带宽参数 ωo变化快慢的参数， c2取正值； ωomin是作动器的三阶扩张状态观测器的所有控制时刻的实时带宽参数 ωo中的最小值； ωomax是作动器的三阶扩张状态观测器的所有控制时刻的实时带宽参数 ωo中的最大值；是作动器在第q个控制时刻的实际位置 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法，其特征在于，所述作动器的三阶线性跟踪微分器为：
3.根据权利要求1所述的一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法，其特征在于，获取作动器在每个控制时刻的反馈控制律的反馈矩阵包括：
4.根据权利要求3所述的一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法，其特征在于，获取作动器在每个控制时刻的反馈控制律的反馈矩阵的参数，包括：
5.根据权利要求1所述的一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法，其特征在于，获取作动器的反馈控制律在每个控制时刻的实时带宽参数的步骤为：
6.根据权利要求1所述的一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法，其特征在于，获取作动器的三阶扩张状态观测器的实时带宽参数的步骤为：
7.根据权利要求1所述的一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法，其特征在于，获取作动器在每个控制时刻的三阶扩张状态观测器的增益参数，包括：
8.根据权利要求1所述的一种
9.根据权利要求1所述的一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法，其特征在于，获取作动器的反馈控制律在每个控制时刻的控制指令，包括：
10.根据权利要求1所述的一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法，其特征在于，作动器的包含位置环总扰动的数学模型为：
...【技术特征摘要】
1.一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法，其特征在于，所述作动器的三阶线性跟踪微分器为：
3.根据权利要求1所述的一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法，其特征在于，获取作动器在每个控制时刻的反馈控制律的反馈矩阵包括：
4.根据权利要求3所述的一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法，其特征在于，获取作动器在每个控制时刻的反馈控制律的反馈矩阵的参数，包括：
5.根据权利要求1所述的一种航空机电作动器用动态带宽自抗扰控制方法，其特征在于，获取作动器的反馈控制律在每个控制时刻的实时带宽参数的步骤为：
6.根据权利要求1所述的一种航...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽君，刘春强，骆光照，肖息，张小恺，陈哲，张孟博，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心，
类型：发明
国别省市：
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