1.一种采用干扰差分抑制策略的离散时间控制器的指数型无切换吸引律设计方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
1).给定参考信号rk为时间变量k的多项式,M表示该多项式的最高幂次,三种具体的参考信号如下:方波信号,M=0:
三角波信号,M=1:
S曲线,M=3:
其中,A为幅值,N为参考信号在一个周期中的采样次数;
2).构造理想误差动态
针对指数型无切换吸引律
ek+1=(1-ρ(ek))ek (4)其中,ek=rk-yk为k时刻的系统跟踪误差,yk为k时刻的系统实际输出信号;
将干扰抑制措施嵌入该吸引律,构造理想误差动态其中,0<δ<1,α>0,β>1,dk+1为k+1时刻的等效干扰, 为等效干扰补偿信号;由于参数ρ(ek)在ek远离原点时趋近于δ,在ek的靠近原点时趋于1,因此在理想误差动态(6)作用下使系统误差从初始位置开始,收敛速度逐渐增加,δ、α及β是用于调整吸引速度的参数;
3).干扰差分补偿策略
取等效干扰补偿作用为
针对具体的参考信号定义等效干扰,其形式为M=0时的等效干扰信号
dk+1=wk+1 (7)M=1时的等效干扰信号
dk+1=wk+1-wk (8)M=3时的等效干扰信号
dk+1=[(wk+1-wk)-(wk-wk-1)]-[(wk-wk-1)-(wk-1-wk-2)] (9)其中,wk+1为k+1时刻的干扰;
定义干扰差分步数为L,L表示干扰补偿误差包含L个相继时刻的干扰,如式(7),两步干扰差分dk+1-dk=wk+1-wk,包含wk+1与wk两个时刻干扰,为有效抑制干扰,在选择等效干扰时,应满足如下条件其中, 为不小于·的最小整数;
4).控制器设计
依据理想误差动态(6)和等效干扰信号dk+1,给出如下控制器的表达式:对于方波参考信号式(1),
其中,F(q-1)=B(q-1)-b0;
对于三角波参考信号式(2),其中,
对于S曲线参考信号式(3),-1 -1
式(11)至式(13)中,A(q )、B(q )为伺服系统A(q-1)yk=q-1B(q-1)uk+wk (14)关于q-1的参数多项式:
A(q-1)=1+a1q-1+a2q-2+……+anq-nB(q-1)=b0+b1q-1+b2q-2+……+bmq-m其中,uk与yk分别为伺服系统k时刻的输入及输出信号,q-1为一步延迟算子,m、n分别为A(q-1)、B(q-1)的阶数,b0≠0,1≤m≤n。
2.如权利要求1所述的一种采用干扰差分抑制策略的离散时间控制器的指数型无切换吸引律设计方法,其特征在于,所述方法还包括以下步骤:
5).性能分析
给出稳态误差带、绝对吸引层、单调减区域以及跟踪误差首次进入稳态误差带所需最多步数四个指标的具体表达式,用于刻画系统跟踪性能及指导控制器参数整定,其中,稳态误差带、绝对吸引层以及单调减区域定义如下:稳态误差带ΔSSE
绝对吸引层ΔAAL
单调减区域ΔMDR
等效干扰补偿误差满足 时,各指标的表达式如下:稳态误差带ΔSSE
ΔSSE=Δ (15)绝对吸引层ΔAAL
ΔAAL=max{ΔAAL1,ΔAAL2} (16)式中,ΔAAL1,ΔAAL2为实数,由下式确定单调减区域ΔMDR
ΔMDR=max{ΔMDR1,ΔMDR2} (18)式中,ΔMDR1,ΔMDR2为实数,且满足收敛步数
其中,e0为跟踪误差初始值。