[发明专利]一种基于反演设计的伺服系统的抗饱和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于反演设计的伺服系统的抗饱和控制方法，它是针对二阶伺服系统，给出一种反演抗饱和控制方法，用于电机在存在输入饱和情况下实现稳定控制，属于自动控制技术领域。

背景技术

伺服系统又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统使物体的位置、方位和状态等输出被控量能够跟随输入目标的任意变化。

传统控制方法没有考虑伺服电机系统输入信号幅值受限的情况，而这在实际应用中是经常出现的。控制受限下的闭环控制系统如图1所示。如果在控制设计中没有考虑饱和问题，控制器的输出将与被控对象的输入不一致，从而导致闭环系统性能下降，甚至不稳定。

这种技术背景下，本发明针对二阶伺服系统，给出一种新颖的反演抗饱和控制方法，用于在输入电机存在饱和的情况下提高系统的性能并保证系统稳定。采用这种控制不仅保证了闭环系统的稳定性，还提高了系统的跟踪精度，在实际中有很大的应用价值。

发明内容

1、发明目的

本发明的目的是提供一种基于反演设计的伺服系统的抗饱和控制方法，它是针对伺服电机在输入受限的情况下，给出一种抗饱和控制方法，在保证闭环系统稳定的基础上，实现伺服系统快速且精确跟踪。

2、技术方案

下面结合流程框图2中的步骤，具体介绍该设计方法的技术方案。

本发明一种基于反演设计的伺服系统的抗饱和控制方法，该方法具体步骤如下：

步骤1：伺服系统模型分析及建模

闭环控制系统采用负反馈的控制结构，输出量是伺服电机系统的角度。

伺服系统结构图如图3所示。

伺服系统的动力学方程为：

θ..=-KmCeJRθ.+KuKmJRu(t)---(1)]]>

其中：K_u表示功率放大器放大系数；R表示电枢电阻；K_m表示电机力矩系数；

C_e表示电压反馈系数；J表示转动惯量；u(t)表示实际控制输入。

为了便于设计，分别定义两个状态变量x₁、x₂如下：

x1=θ,x2=θ.]]>

这时(1)可以写成