[发明专利]一种压电驱动器高精度周期跟踪的自抗扰重复控制方法

说明书

本发明涉及一种压电驱动器高精度周期跟踪的自抗扰重复控制方法，包括以下步骤：步骤1：设计斜坡型二自由度自抗扰控制器，有步骤2：设计插入式重复控制器，具体地，在上述二自由度结构中，重复控制器放置于被控对象G_p(s)之前，即反馈控制系统前向通道上，构造插入式重复控制器C_R(s)表示为步骤3：三类带宽参数的镇定设计，选取ω_c、ω_o，使得G_P(s)G_c(s)[1+G_P(s)G_c(s)]^‑1稳定；选取ω_f，满足|Q(jω)|<|1+G_P(jω)G_c(jω)|,ω∈[0,∞)。本发明的方法与常规LADRC方法相比有明显的效果提升，不仅具有快速的动态响应，而且能够使压电驱动器高精度跟踪周期输入信号、抑制周期扰动信号。

技术领域

本发明涉及压电驱动器领域，具体地涉及一种压电驱动器高精度周期跟踪的自抗扰重复控制方法。

背景技术

随着科技技术发展，超精密加工、纳米技术、生微电子制造、精密仪器等广泛使用高精度定位技术。压电驱动器是一类刚性好、出力大的执行器，是实现高精度定位的关键部件。然而，这类压电驱动器受到其工作机理的制约，输入输出之间存在较强的迟滞非线性，常常会使控制系统的驱动单元响应延迟，降低系统的控制精度。当压电驱动器用于执行扫描任务时，迟滞非线性对系统的影响可以等效为一类周期型输入扰动。此时，压电系统既要满足周期输入信号的跟踪任务，还面临克服周期扰动的影响。

近十几年来，以自抗扰控制、干扰观测器为代表的主动抗扰控制方法，也在压电驱动器等高精度控制系统上得到应用。这类方法将系统存在的不确定性和受到的外部扰动当作系统的总扰动，并进行实时估计和主动补偿。对压电驱动器存在的迟滞非线性，在定位控制或则阶跃型控制上具有较好的补偿效果。然而，压电驱动器常常用于执行扫描或者往返行程的周期型任务，要求具有较好的周期跟踪能力和周期型扰动抑制能力，显然常规的抗扰控制策略无法满足其要求。因此，引入满足内模原理的重复控制(RC)策略非常必要。

发明内容

本发明旨在提供一种压电驱动器高精度周期跟踪的自抗扰重复控制方法，以解决上述技术问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种压电驱动器高精度周期跟踪的自抗扰重复控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：设计斜坡型二自由度自抗扰控制器，具体地，针对压电驱动器的二阶线性模型G_p(s)，设计斜坡型自抗扰控制器，包括前置滤波器H(s)和反馈控制器G_c(s)：

其中，H_ni，H_di，C_ni和C_di为控制系数，具体地如下表所示：

表中，ω_c是控制器带宽参数，ω_o是观测器带宽参数；b₀是对象G_p(s)的高频增益参数；

步骤2：设计插入式重复控制器，具体地，在上述二自由度结构中，重复控制器放置于被控对象G_p(s)之前，即反馈控制系统前向通道上，构造插入式重复控制器C_R(s)表示为

其中T为外部信号的周期，s为频域复变量，Q(s)为低通滤波器，ω_f＞0为滤波器带宽频率；