1.电机伺服系统的分段滤波迭代学习控制方法,其特征在于:依据学习律收敛性条件和跟踪误差信号Hilbert时频特性,分段设计零相位滤波器的截止频率,通过分段滤波,避免迭代学习过程的不良学习瞬态,实现参考轨迹的精确跟踪;具体步骤如下:(1)确定未引入零相位滤波器,即Q(z)=1时,学习律收敛频域范围0~fc0;根据迭代学习的学习律uk(z)=c1ek(z)+c2Q(z)ek-1(z)+uk-1(z)
其中:z为一复变量,k为迭代运行次数,uk(z)和uk-1(z)分别表示第k次和第k-1次运行时的控制量;ek(z)和ek-1(z)分别表示第k次和第k-1次运行时的跟踪误差;c1为位置控制增益,c2表示学习因子;Q(z)表示滤波器的z传递函数;
可推导出误差信号递推关系
其中:G(z)表示转速闭环的电机伺服系统离散化模型;
令误差信号递推算子
取 其中j为虚数单位,ω为角频率,Ts为采样周期,由 的奈奎斯特图可得,当0
(2)进行初次、无迭代环节的参考轨迹跟踪控制,得到初次迭代误差信号e0(t),其中t∈[0,T],T为参考轨迹时域长度,应用经验模式分解算法将e0(t)分解为有限个数的内蕴模式函数,经Hilbert变换得出误差信号e0(t)的时频特性,进而将步骤(1)中确定的频率fc0作为分段参考频率;对误差信号e0(t)进行分段,区分出误差信号e0(t)瞬时频率高于fc0的时间段和低于fc0的时间段;
(3)依据ILC收敛性条件和误差信号e0(t)的时频特性,以保证学习过程单调收敛、提高参考轨迹快速响应和跟踪精度为目标,分时间段设计零相位滤波器的截止频率;具体如下:在误差信号瞬时频率高于fc0的时间段内,滤波器的截止频率取fc=fc0+1/2(fmax-fc0),其中fmax表示此段时间内的最高频率;在其它的时间段,滤波器的截止频率取fc0;在误差信号e0(t)的高频时段,适当提高滤波器截止频率,可增加系统带宽、提高跟踪精度;
(4)将分段设计零相位滤波器应用于此后的迭代学习控制过程中。