[发明专利]一种伺服系统控制参数整定方法及系统

说明书

本发明公开了一种伺服系统控制参数整定方法及系统，本发明采用分离原理分别设计控制器外环与内环：针对外环的跟踪功能特性，采取最优控制法得到闭环系统的反馈参数；针对内环的扰动抑制功能特性，构造一个改进型双通道补偿的等价输入干扰估计器在观测器的两端同时进行补偿；内外环控制相结合，可以达到更好的控制效果。本发明设定一个输出信号阀值，当输出不满足该阀值时执行整定，使系统的输出稳定在阀值以内，可操作性强，执行起来较容易。

技术领域

本发明涉及伺服系统领域，尤其涉及伺服系统控制参数整定方面，更具体地说，涉及一种基于结构改进型等价输入干扰法的伺服系统控制参数整定方法及系统。

背景技术

目前，伺服系统的应用范围非常广，与人们的生产生活息息相关。在伺服系统控制中，如果系统的建模不够精确，且扰动得不到有效的抑制时，伺服系统的性能在一定程度上会受到影响。现有的扰动抑制方法在理论上还不够完善，有待提高；控制器的参数整定比较复杂，难以被工程师所接受。

发明内容

针对以上的问题，本发明提供一种基于结构改进型等价输入干扰法的伺服系统控制参数整定方法，其目的在于帮助工程师更轻松、更有效的整定伺服系统的控制器参数，使伺服系统在控制器的作用下能有更好的工作效率以及抗扰动的能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种伺服系统控制参数整定方法，包含如下步骤：

S1、对伺服系统进行参数辨识，得到系统的标称值，然后建立系统的全维状态观测器；

S2、设置伺服系统的跟踪控制参数；

S3、设置等价输入干扰估计器；

S4、设置一个系统输出阀值，超过阀值，对控制参数进行整定；若未超出阀值，则不需要整定控制参数。

进一步地，在本发明的伺服系统控制参数整定方法中，步骤S1中，对整个伺服系统进行参数辨识通过最小二乘法实现，最终获得伺服系统状态空间方程表达式为：

全维状态观测器采用龙博格观测器：

其中，x(t)为系统状态，u(t)为控制输入，y(t)为控制输出，为观测器状态，为观测器控制输入，为观测器输出，L为观测器增益，A、B、C均为根据所述标称值得到系统参数。

进一步地，在本发明的伺服系统控制参数整定方法中，步骤S2具体包括：

为了确定伺服系统的跟踪参数，采取内模原理，建立内模状态方程：

式中r(t)为跟踪的目标，A_I、B_I及C_I为内模状态方程系数，x_I(t)、y_I(t)为内模的状态和输出；

令r(t)＝0，将内模与系统的状态方程结合，形成一个新的扩展状态，将此设为线性定常受控系统的状态方程：

采取无限时间定常状态调节器，二次型性能指标分别为：

式中，x(t)是n维的状态变量，x_I(t)是m维的状态变量，u(t)是p维的控制向量，A、B是n维常数矩阵，Q是n+m维常数矩阵，R则是p维常数矩阵；而加权矩阵R＝R^T＞0,Q＝Q^T＞0或Q＝Q^T≥0，并且{A，D}完全可观测，这其中D是使DD^T＝Q成立的任意矩阵，从容许控制中确定一个最优控制u*(t)，以使性能指标达到最小；m、n、p均为大于1的正整数，且pm，pn。