[发明专利]一种分数阶迭代滑模控制方法、控制系统及装置

说明书

技术领域

本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种分数阶迭代滑模控制方法、控制系统及装置。

背景技术

在工业中存在很多具有重复性周期运动的机械设备，如制造业中的数控机床、搬运机器人以及电动注塑机等。而这些具有重复性周期运动的机械设备，其控制系统目前少量会采用迭代学习的方法来改善当前系统的控制性能。目前控制系统采用的迭代学习控制方法可以概括为如下数学模型：

该数学模型中，u_k+1(t)是第k+1个周期的t时刻控制输出，u_k(t)是第k个周期的t时刻控制输出，y_d(t)为跟踪目标值，y(t)为t时刻系统实际输出值，e(t)为系统跟随误差，k为学习常数。

从上述数学模型可以看出，现有的迭代学习控制方法是利用上一个周期的系统输出值与目标值的跟随误差e(t)作为当前周期的学习更新律，然后与上一个周期的控制输出叠加，作为当前周期的控制输出。这种简单地利用跟随误差作为学习依据的迭代学习控制方法，一旦系统出现随机干扰，则当前周期的跟随误差将增大，下一个周期即使干扰消失了，但学习更新律依然是根据上一个周期的干扰造成的跟随误差来迭代得出当前周期的控制输出值。因此，这种依据单一跟随误差的迭代学习控制方法，在不确定干扰存在的情况下，抗鲁棒性较差，造成系统控制性能不佳，严重的话会破坏系统的稳定。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有具有重复性周期运动的机械设备的控制系统所采用的依据单一跟随误差的迭代学习控制方法抗干扰性差的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种分数阶迭代滑模控制方法，包括以下步骤：

获取被控对象在当前第K个周期t时刻的运行输出的跟随误差e(t)和该跟随误差的分数阶导数

根据跟随误差e(t)与跟随误差的分数阶导数经由第一关系式建立分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)；

将分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)作为第K+1个周期t时刻的控制输出u_k+1(t)的学习更新律；

根据当前第K个周期t时刻的控制输出u_k(t)与第K+1个周期t时刻的控制输出u_k+1(t)的学习更新律，经由第二关系式调节第K+1个周期t时刻的控制输出u_k+1(t)。

另外，本发明还提供一种控制系统，包括：

获取模块，用于获取被控对象在当前第K个周期t时刻的运行输出的跟随误差e(t)和该跟随误差的分数阶导数

建立模块，用于根据跟随误差e(t)与跟随误差的分数阶导数经由第一关系式建立分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)；

确定模块，用于将分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)作为第K+1个周期t时刻的控制输出u_k+1(t)的学习更新律；

调节模块，用于根据当前第K个周期t时刻的控制输出u_k(t)与第K+1个周期t时刻的控制输出u_k+1(t)的学习更新律，经由第二关系式调节第K+1个周期t时刻的控制输出u_k+1(t)。

再者，本发明还提供一种运动装置，该运动装置包括重复性周期运动的动力部件，以及还包括用于控制动力部件的如上所述的控制系统。

本发明通过根据跟随误差e(t)与跟随误差的分数阶导数来建立分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)，然后将分数阶滑模流行面s与跟随误差e(t)之间的函数关系s(e)作为第K+1个周期t时刻的控制输出u_k+1(t)的学习更新律，可以利用被控对象的重复运动特性，根据过往的数据，不断修正当前控制性能，保证每个周期具有较好控制性能，克服现有迭代学习控制方法依据单一跟随误差作为学习更新律导致抗干扰性差的技术问题，增强了控制系统的抗干扰性能。

附图说明

图1为本发明分数阶迭代滑模控制方法的较佳实施例的流程示意图；

图2为本发明控制系统的功能模块示意图；

图3为本发明装置的功能模块示意图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。