[发明专利]一种基于状态反馈的带圆角斜坡函数发生器算法

说明书

本发明涉及一种基于状态反馈的带圆角斜坡函数发生器算法，包括：带圆角斜坡函数发生器获取输入给定值、上升时间、下降时间、起始圆角时间和终止圆角时间；计算最大一阶微分输出和最大二阶微分输出；实时计算二阶微分输出；计算一阶微分输出；计算获得一阶微分输出；根据下式计算获得函数发生器的输出。本发明设计合理，动态计算二阶微分输出Y_B的输出幅值和切换时刻，保证在给定X不断变化的时候，动态调节Y_B输出，使输出值Y既满足上升/下降时间要求，又保证控制输出最佳调节；保证输出值Y不会产生超调、欠调或振荡，并且本发明可以实现带圆角斜坡函数发生器级联应用，其应用范围更加广泛。

技术领域

本发明属于电气控制技术领域，尤其是一种基于状态反馈的带圆角斜坡函数发生器算法。

背景技术

在电气控制系统中，当操作者给出阶跃的指令信号(例如速度、转矩或位置)时，一般要求电气控制系统中被控对象按预定的函数发生器达到指令信号值。其目的是限制调节过程的变化率，减小电气、机械冲击，安全、稳定、快速地实现控制目标。

目前这类用于给定环节的函数发生器主要有：一阶惯性函数发生器、普通斜坡函数发生器和带圆角的斜坡函数发生器。

带圆角的斜坡函数发生器在输入阶跃指令信号后，其输出信号的起始段和终止段为圆弧状波形，中间段为固定斜率波形，从而使得起始段和终止段平滑，大大减小了电气和机械冲击，因此这种斜坡函数发生器应用广泛。但是，带圆角的斜坡函数发生器基于事前计算，原理是根据设定的加/减速时间、圆角时间去计算不同段的斜率并生成曲线，如果输入值发生实时变化时，函数发生器不能实时响应变化，则会产生超调、欠调和振荡情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于状态反馈的带圆角斜坡函数发生器算法，解决传统带圆角的斜坡函数发生器不能实时响应变化而产生的超调、欠调和振荡问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于状态反馈的带圆角斜坡函数发生器算法，包括以下步骤：

步骤1、带圆角斜坡函数发生器获取输入给定值X_k、上升时间T_U、下降时间T_D、起始圆角时间T_UR和终止圆角时间T_DR；

步骤2、根据上升时间T_U、下降时间T_D计算出加速时的最大一阶微分输出Y_A1、减速时最大一阶微分输出Y_A2以及四个最大二阶微分输出Y_B1、Y_B2、Y_B3和Y_B4；

步骤3、结合当前输入给定值X_k、输出值Y_k-1和一阶微分输出Y_A.k-1，实时计算二阶微分输出Y_B.k：

步骤4、根据步骤3所得的二阶微分输出Y_B.k，计算出一阶微分输出Y_A,k＝Y_B,k+Y_A.k-1、Y_k＝Y_k-1+Y_A.k和M_k＝|X_k-Y_k-1-Y_A′_.k|，其中，Y_A′_.k为根据Y_B.k计算Y_A.k时的中间变量，Y_A′_.k＝Y_B,k+Y_A′_.k-1，M_k为用于选择Y_A.k的判断因子；