[发明专利]一种非光滑反馈输出控制器和接入控制系统模型

说明书

技术领域

本发明涉及控制过程扰动抑制领域,具体为一种非光滑反馈输出控制器。

背景技术

在系统控制过程中,各种扰动无时不刻地影响着系统的性能。科学合理、快速、高效地进行控制过程中的扰动抑制，对提高系统的控制性能有着十分重要的意义。

目前有关控制过程的扰动抑制主要是通过一定的算法对控制过程中扰动进行抑制，目前主要采用的方法有滤波法、线性负反馈法和非光滑反馈法；滤波法主要通过滤波算法将不符合滤波规则的信号作为扰动过滤，隔离扰动信号对控制过程的影响，滤波法对已知频率范围的扰动抑制效果较好，对未知扰动的抑制效果较差，同时容易隔离同频率的有用信号；线性负反馈法将控制系统的输出通过线性负反馈的方式与控制系统的输入叠加作为控制过程的最终输入，通过控制系统输出中所蕴含的扰动信息与控制过程中的扰动相互抵消来进行扰动的抑制，线性负反馈法对反馈系数的依赖程度较高，对常值扰动抑制效果较好，而对时变扰动和不确定性扰动抑制效果不太理想；非光滑反馈扰动抑制算法主要是应用系统的输出信号和输出信号的微分信号运算器运算器，应用非光滑控制器构成了非光滑反馈控制算法，将非光滑反馈控制算法的输出和系统输入相叠加作为系统控制的最终输入信号，利用非光滑反馈控制算法重构系统输出中蕴含的扰动信息，并与系统所受到的扰动进行相抵消实现控制系统的扰动抑制；非光滑反馈扰动抑制方法能很好地抑制各种不同类型的扰动，但目前所采用的非光滑反馈扰动抑制方法参数整定过程比较复杂，对参数的依赖性较强。

目前扰动抑制方法主要存在以下不足之处：1、扰动抑制的速度较慢；2、扰动方法的参数整定比较复杂；3、对不同类型扰动抑制的鲁棒性较差；4、对不同类型扰动的抑制效果不尽相同。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种非光滑反馈输出控制器，以解决控制过程中扰动的快速抑制，不同扰动的高效抑制和扰动抑制算法参数整定的简洁性。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案实现：

一种非光滑反馈输出控制器，具体如下：

数学表达式为：

n与m互质,m为奇数,n为自然数,

0＜k₁＜1,0＜α₂＜1,0＜k₂＜1

所述数学表达式是以有界扰动二阶积分系统为对象所设计得到，有界扰动二阶积分系统的表达式为：

其中|d(t)|≤L,L>0且为常量。

上述技术方案中，所述非光滑反馈输出控制器控制流程为：

步骤一，将非光滑反馈输出控制器代入控制系统中，通过计算得出控制系统控制器的输出信号对应的微分信号运算器运算器，将控制系统控制器的输出信号和控制系统控制器的输出信号的微分信号运算器运算器作为非光滑反馈输出控制器的输入；

步骤二，将非光滑反馈输出控制器的输出和控制系统控制器的输入相叠加，作为控制系统控制器的输入；

步骤三，控制系统控制器的输出和扰动相叠加后的信号作为控制对象的输入信号，驱动控制对象执行相应的功能，并将控制对象的状态作为控制系统的输出。

一种非光滑输出反馈控制器接入控制系统的模型，扰动信号发生器与时钟控制器连接，系统控制信号发生器和非光滑输出反馈控制器的输出端分别与加法运算器连接，所述加法运算器顺序连接微分信号运算器和输出显示器，所述微分信号运算器输出端与非光滑输出反馈控制器的输入端连接。

本发明的有益效果是：非光滑反馈输出控制器以控制系统的输出信号和它的微分信号运算器为源，利用非光滑反馈控制器进行控制过程的扰动重构，实现与控制过程所受扰动的相互抵消来实现控制过程的扰动抑制；与现有方法相比，本发明的有益效果是：1、扰动抑制速度快，2、不同扰动抑制率高，3、算法中参数整定简单。

附图说明

图1为非光滑输出反馈控制器接入控制系统的模型。

图2为非光滑输出反馈控制器对不同常值扰动的抑制情况。其中图2a为常值扰动，图2b为常值扰动的抑制情况，图2c为常值扰动的抑制情况局部放大图。

图3为非光滑输出反馈控制器对不同时变规则性扰动的抑制情况。其中图3a为时变规则性扰动，图3b为时变规则性扰动的抑制情况，图3c为时变规则性扰动的抑制情况局部放大图。

图4为非光滑输出反馈控制器对不同时变无规则有界扰动的抑制情况。其中图4a时变无规则有界扰动，图4b时变无规则有界扰动的抑制情况，图4c时变无规则有界扰动的抑制情况局部放大图。