[发明专利]采用扰动扩张补偿的一阶惯性吸引律的用于电机伺服系统的离散重复控制方法

说明书

一种采用扰动扩张补偿的一阶惯性吸引律的用于电机伺服系统的离散重复控制方法，给定环节产生周期对称的参考信号；构造周期反馈环节；依据离散时间一阶惯性吸引律,并在该吸引律引入等效扰动补偿，其补偿量由扰动扩张观测器给出，构造e/v信号转换模块，其输出信号用于重复控制器的修正量；继而计算出重复控制器的输出信号作为被控对象的控制信号输入。给出了控制器参数的取值对系统跟踪误差收敛过程的影响。具体的控制器参数整定可依据表征系统收敛性能指标进行调整，且提供了表征跟踪误差收敛过程的单调减区域、绝对吸引层和稳态误差带边界的计算方法。本发明具有快速收敛性能、加速干扰抑制和高控制精度。

技术领域

本发明属于重复控制技术领域，尤其是一种用于精确电机伺服控制重复控制方法，也适用于工业场合中的周期运行过程。

背景技术

重复控制器具有“记忆”和“学习”特性，可实现周期参考信号轨迹跟踪/周期干扰有效抑制。其存储前一周期控制信号，以此时跟踪误差信号修正前一周期的控制输入，形成当前的控制输入。重复控制技术已成功应用于伺服电机精确控制、电力电子控制技术以及电能质量控制等。

重复控制是基于内模原理的一种控制方法。内模原理的本质是将系统外部信号动态模型(即为内模)植入控制系统内，以此构成高精度的反馈控制系统，使系统能够无静差地跟随输入信号。重复控制器构造周期信号内模其中T为给定信号的周期。它是一个含周期时延(e^-Ts)的正反馈环节。不考虑输入信号的具体形式，只要给定初始段信号，内模输出就会对输入信号逐周期累加，重复输出与上周期相同的信号。采用连续内模的重复控制器设计多是频域设计，而离散重复控制器的常规设计也是在频域内进行的。相对频域方法，时域设计方法直观、简便，易于直接刻画系统响应的跟踪性能，且可结合现有干扰观测与抑制手段，为电机伺服控制系统设计提供了新的途径。

发明内容

本发明提出一种基于等效扰动扩张补偿的适用于电机伺服系统的新型离散吸引律重复控制器。为使得闭环系统具有预先设定的期望误差跟踪性能，且能有效抑制颤震，提出一种新颖的吸引律——一阶惯性吸引律，并依据此吸引律构造的理想误差动态方程设计电机伺服重复控制器。在实现对周期干扰成分的完全抑制的同时，又考虑到扰动存在非周期成分，在闭环系统中引入扰动扩张状态观测器来补偿非周期性干扰，以提高控制性能，使得电机伺服系统实现高速、高精度跟踪。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种采用扰动扩张补偿的一阶惯性吸引律的用于电机伺服系统的离散重复控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

1)给定周期参考信号r_k，满足

r_k＝±r_k-N (1)

其中，N为参考信号的周期，r_k,r_k-N分别表示k,k-N时刻的参考信号。

2)构造等效扰动

其中，N为参考信号的周期，d_k表示k时刻的等效扰动信号，w_k,w_k-N分别表示k,k-N时刻的干扰信号。

3)构造离散时间一阶惯性吸引律

e_k+1＝(1-ρ)e_k-ε|e_k|^λfal_inertia(e_k,δ) (3)

其中，