[发明专利]基于特征模型的前馈与离散二阶滑模复合控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于特征模型的前馈与离散二阶滑模复合控制系统，其特征在于，包括位置控制器、多电机伺服系统、特征参数辨识模块以及Kalman滤波器；

所述位置控制器包括前馈控制器、基于特征模型的离散二阶滑模控制器；其中前馈控制器，用于对多电机伺服系统进行位置控制，其输入为给定位置设定值θ_r，输出为前馈控制量；基于特征模型的离散二阶滑模控制器，用于对多电机伺服系统进行位置控制，其输入为给定位置设定值θ_r与Kalman滤波输出值之差、以及辨识参数f₁、f₂、g₀；前馈控制器的输出和基于特征模型的离散二阶滑模控制器的输出相叠加获得u(t)，并送入至多电机伺服系统、特征参数辨识模块；

所述多电机伺服系统，为被控对象，其内部包括齿隙、摩擦非线性环节，其输入为位置控制器的输出控制量u(t)，输出为多电机伺服系统位置值；

所述特征参数辨识模块，用于辨识多电机伺服系统的特征参数，其输入为位置控制器输出的控制量u(t)、叠加有测量噪声的多电机伺服系统输出θ_L，输出为辨识参数f₁、f₂、g₀；

所述Kalman滤波器，用于削弱测量噪声对辨识参数的影响，其结合多电机伺服系统的特征模型实现，输入为辨识参数和叠加有测量噪声的多电机伺服系统输出θ_L，其输出为Kalman滤波输出值

2.一种基于特征模型的前馈与离散二阶滑模复合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、针对包括齿隙和摩擦非线性因素的多电机伺服系统，利用特征建模的思想建立多电机伺服系统特征模型，并采用含遗忘因子的递推最小二乘法进行特征参数辨识；

步骤2、采用前馈控制与基于特征模型的离散二阶滑模控制器复合作为多电机伺服系统的位置控制器控制多电机伺服系统，将获得的控制量输入至多电机伺服系统；

步骤3、根据辨识参数、带测量噪声的多电机伺服系统的输出构建基于特征模型的Kalman滤波器；

步骤4、将辨识参数、带测量噪声的多电机伺服系统的输出经基于特征模型的Kalman滤波器滤波后的输出作为反馈信号，输入至基于特征模型的离散二阶滑模控制器；

步骤5、重复步骤1至步骤4，直至多电机伺服系统位置输出达到所需结果。