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专利号: 2018108775459
申请人: 华侨大学
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种鲁棒自适应抗扰控制方法,其特征在于:应用在鲁棒自适应抗扰控制系统中,所述控制系统包括被控对象、参考模型、扩张状态观测器ESO、自适应机构、输入自适应调节器和反馈自适应调节器;所述方法包括:采用ESO估计系统等效扰动并进行反馈补偿;同时构建参考模型与ESO观测器之间的状态误差xm-z,并结合鲁棒自适应设计方法,得到基于输入自适应调节器调节参数K和反馈自适应调节器调节参数F的自适应律,使得闭环动态系统中的所有信号一致有界,信号包括跟踪误差e=xm-z、观测误差 参数K和参数F;所述自适应律包括自适应控制律和自适应调节律。

2.根据权利要求1所述的鲁棒自适应抗扰控制方法,其特征在于,所述被控对象为非线性系统,具有典型串联积分的形式,如下:其中,xp=[xp1 xp2 … xpn]T表示状态向量;u表示控制输入;y表示被控对象输出;d表示受到的外部扰动;f是非线性时变函数,表示等效扰动;b0表示被控对象的输入增益;n为系统阶次; 表示xp1的导数; 表示xp2的导数; 表示xpn的导数;

进一步,定义xp(n+1)=f作为系统的扩张状态,系统表示成其中, 表示xp(n+1)的导数; 表示扩张状态向量;令 表示f的导数;假设h在扩张状态空间上满足全局Lipschitz条件,即存在正常数τ,对于状态空间的任意状态量Xp和 满足

3.根据权利要求2所述的鲁棒自适应抗扰控制方法,其特征在于,所述参考模型具有与参考模型一致的动态特性,具有典型串联积分的形式,其状态空间方程表示为:其中,xm=[xm1 xm2 … xmn]T表示参考模型的状态向量; 表示xm的导数;Am、Bm和Cm表示表示预设的参考模型参数矩阵;r表示控制系统设定的输入信号。

4.根据权利要求3所述的鲁棒自适应抗扰控制方法,其特征在于,所述扩张状态观测器ESO具有与被控对象一致的串联节分结构,表示方式如下:式中:

z=[z1 z2 … zn]T,为ESO状态,用于观测xp,表示z的导数;

zn+1为扩张状态,用于观测系统等效扰动f, 表示zn+1的导数;

为扩张状态向量;

为观测器矩阵;

n+1 n

为观测器增益,使得ESO特征方程满足λ(s)=s +l1s+…+lns+ln+1=(s+ωo)n+1;ωo为预设的观测器带宽参数;存在一个正常数c,使得当ωo>c时,观测器收敛;s表示控制系统中使用的复变量;λ(s)表示特征方程。

5.根据权利要求4所述的鲁棒自适应抗扰控制方法,其特征在于,所述自适应控制律的表示方式如下:u=(Kr+Fz-zn+1)/b0

自适应控制律包含三个部分:ESO的扩张状态反馈补偿-zn+1、输入自适应调Kr和反馈自适应调节Fz;

将所述自适应控制律代入ESO,得到:

6.根据权利要求5所述的鲁棒自适应抗扰控制方法,其特征在于,所述自适应调节律的表示方式如下:其中, PF和PK为预设的对称正定矩阵;K0预设的任意初始值;Bm表示预设的参考模型参数矩阵;P为预设的对称正定矩阵;e=xm-z; σ为预设的大于0的数值; 此时,可以证明,若σ>0、ωo>c可以达到自适应抗扰控制目标,使得闭环动态系统中的所有信号一致有界,信号包括跟踪误差e=xm-z、观测误差 参数K和参数F。