[发明专利]一种基于干扰观测器的滚压设备压力控制方法

权利要求书

1.一种基于干扰观测器的滚压设备压力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、通过分析伺服滚压设备各子模块的输入输出特性，建立滚压设备的线性动力学模型G(s)；其数学表达式为：

其中F是输出压力，u是加载电压，λ丝杆导程，J是系统惯量，M是压头质量，c是压头等效阻尼，K是轴向刚度，B是电机阻尼系数，ξ是丝杆模组机械效率，K_a是力矩系数；

步骤S2、构建干扰观测器，由此得到输入电压-输出力间的传递函数和外部干扰-输出力间的传递函数；

步骤S3、将滚压设备连续传递函数转化为离散形式G(z)；如果离散形式系统G(z)是非最小相位系统，即分母项B(z)包含非最小相位零点，标称逆模型G_n^-1会存在非最小相位极点，从而导致系统失稳，构建G_n(z)的稳定近似逆：

其中z_i,ρ,k₁分别是近似稳定逆的零点、极点和增益，m₁是分子项阶次，n₁是分母项阶次；

定义如下目标函数：

且满足，

|ρ|＜γ,γ＜1；

其中r和q是权重系数，权重系数r用于确保系统在其一阶固有频率附近不被激励起来；

所述权重系数r定义为：

其中(0,ω_r]表示所选定的工作频带，权重q定义为：

其中η用于调整输入幅度的大小，τ_q用于调整频率特性；采用matlab中的函数fmincon实现近似逆模型的参数的优化；

步骤S4、在干扰观测器外部增加比例积分反馈控制器，从而实现压力闭环控制，达到滚压设备的压力控制的目的。

2.根据权利要求1所述的基于干扰观测器的滚压设备压力控制方法，其特征在于，步骤S2中得到的输入电压-输出力间的传递函数和外部干扰-输出力间的传递函数分别：

其中，u₀为输入电压，d是扰动力，Q是低通滤波器Q值。

3.根据权利要求2所述的基于干扰观测器的滚压设备压力控制方法，其特征在于，步骤S4中比例积分反馈控制器定义为：

e(k)＝F_d(k)-F(k)

其中K_p,K_i分别是比例增益和积分增益，k代表运行时刻。

4.根据权利要求3所述的基于干扰观测器的滚压设备压力控制方法，其特征在于，步骤S2中，当Q≈1时，G_Fd≈0；滤波器Q定义为：

其中τ是时间常数,N是滤波器的阶次,滤波器的相对阶l必须大于或者等于滚压系统传递函数的相对阶。

5.根据权利要求4所述的基于干扰观测器的滚压设备压力控制方法，其特征在于，步骤S3中连续传递函数的离散形式系统G(z)为

其中A(z)是离散传递函数分子项，B(z)是离散传递函数分母项，m是分子项阶次，n是分母项阶次。