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专利号: 2014100670003
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.用于周期伺服系统的离散重复控制器,其特征在于: (1)给定参考信号rk,该参考信号具有周期特性 rk=±rk-N (1)

其中,N为参考信号周期,rk-N为k时刻对应前一周期参考信号; (2)构造离散吸引律

其中,ek=rk-yk表示k时刻跟踪误差,yk为k时刻系统输出,ek+1表示k+1时刻跟踪误差,ρ、ε为表达吸引速度的两个常数,δ为双曲函数斜率系数,这些参数的取值范围为:ε>0,0<ρ<1,δ>0;

(3)加入干扰抑制项,建立理想误差动态为 其中,dk+1为k+1时刻等效扰动, 用于等效扰动的补偿; (4)在吸引律(2)中,参数ρ、ε、δ确定了跟踪误差ek的收敛过程,当 时,直接由吸引律(2)构造控制器,其闭环系统无稳态误差,具体地, a)当 时,跟踪误差ek将严格单调收敛,无抖振、无正负交替地收敛于原点; b)当 时,跟踪误差ek将绝对收敛,出现正负交替现象,但最终仍会收敛于原点; c)当 时,跟踪误差ek不会收敛到原点,而是收敛到由这些参数确定的一误差带内; (5)依据理想误差动态(3)设计重复控制器 式中,uk是k时刻重复控制器输出,uk-N为k时刻对应前一周期重复控制器输出,rk+1为k+1时刻参考信号,yk-N为k时刻对应前一周期系统输出,yk+1-N为k+1时刻对应前一周期系统输-1 -1出,A(q )及B(q )为伺服对象 -1 -d -1

A(q )yk=q B(q )uk+wk-1 -1 -1 -n -1 -1 -m关于q 的系数多项式A(q )=1+a1+a2q +…+anq ,B(q )=b0+b1q +…+bmq ,其n中-1 -1为A(q )的阶数,m为B(q )的阶数,a1,...,an,b0,...,bm为系统参数,且b0≠0;d表示延迟,d≥1;wk为系统干扰; 重复控制器(4)也可表达成

uk=±uk-N+vk (5) 其中,

它是周期反馈环节的输入信号,经e/v信号转换环节得到,针对具体模型,依据吸引律方法,可以得到e/v信号的转换方式。

2.如权利要求1所述的用于周期伺服系统的离散重复控制器,其特征在于:该重复控制器的参数包括吸引速度常数ρ、ε,双曲函数斜率系数δ;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边界ΔMDR,绝对吸引层边界ΔAAL,稳态误差带边界ΔSSE,具体定义如下: 单调减区域ΔMDR

绝对吸引层ΔAAL

稳态误差带ΔSSE

根据ΔMDR、ΔAAL、ΔSSE的定义以及权利要求1(3)所述的理想误差动态,可确定单调减区域边界ΔMDR,绝对吸引层边界ΔAAL,稳态误差带边界ΔSSE,具体计算公式如下: (1)单调减区域 ΔMDR=max{ΔMDR1,ΔMDR2} (6) 式中,ΔMDR1,ΔMDR2为正实数,且满足 (2)绝对吸引层

ΔAAL=max{ΔAAL1,ΔAAL2} (8) 式中,ΔAAL1,ΔAAL2为正实数,可由下式确定 (3)稳态误差带

ΔSSE=max{ΔSSE1,ΔSSE2,Δ} (10) 式中,ΔSSE1,ΔSSE2为实数,且满足 其中,ξ为方程 实数解。

3.如权利要求1所述的用于周期伺服系统的离散重复控制器,其特征在于:该离散重复控制器的可调整参数包括ρ,ε,δ;参数整定可依据表征收敛过程的指标进行。

4.如权利要求1或2所述的用于周期伺服系统的离散重复控制器,其特征在于:当参考信号满足rk=rk-1,该离散重复重复控制器也适用于常值调节问题,这时的等效扰动为dk=wk-wk-1;其中,rk-1为k-1时刻参考信号,wk-1为k-1时刻干扰信号; 式(12)也可表示成 uk=uk-1+vk (13) 其中, 。

5.如权利要求1或2所述的用于周期伺服系统的离散重复控制器,其特征在于:适用于正弦参考信号下的重复控制器设计,其控制器形式与式(4)相同。