[发明专利]一种基于超前校正的自抗扰控制方法

权利要求书

1.一种基于超前校正的自抗扰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对一阶被控对象设计常规二阶线性扩张状态观测器；

对于一阶系统：

其中，u为包含干扰补偿并施加于被控对象的控制信号，y为系统输出信号，为系统输出量y的一阶导数，b₀为控制器参数，f(y,w)为系统总扰动，包含系统内部动态和外部扰动，w为系统外部扰动，将f(y,w)拓展为系统的状态变量x₂＝f(y,w)，则可得系统(1)的状态方程：

其中，x₁,x₂为系统状态变量,分别为系统状态变量x₁，x₂的一阶导数，为系统总扰动f(y,w)的一阶导数；

建立线性扩张状态观测器：

z₁为输出估计值，z₂为总扰动估计值，分别为为z₁，z₂的一阶导数，β₁与β₂为扩张状态观测器增益，选取观测器参数β₁与β₂实现对式(2)中各状态变量的实时估计；

控制律设计为：

u₀＝k₁(r-z₁) (4)

u＝(u₀-z₂)/b₀ (5)

u₀为不含干扰补偿的控制信号，r为给定信号，即系统期望的输出信号，k₁为比例控制器的增益，忽略z₂对f(y,w)的估计误差，系统(1)简化为单积分器结构：

根据带宽参数化方法，对自抗扰控制器参数做以下配置：

其中，ω_c为控制器带宽，ω_o为观测器带宽，自抗扰控制参数整定简化为ω_c,ω_o及b₀的整定；

S2：按照的关系，在常规二阶线性扩张状态观测器的基础上获取经超前校正优化后的总扰动估计值z_2pl；构造基于超前校正的线性扩张状态观测器：

其中，z_2pl为z₂经超前校正优化后的总扰动估计，中频段的相位滞后和幅值衰减程度均小于z₂，用于替代z₂作为新的总扰动估计，T_d为超前时间常数，γ为倍频系数；

S3：用z_2pl代替z₂建立新的自抗扰控制律；基于超前校正优化的线性自抗扰控制器的控制律相应调整为：

S4：令T_d＝2/(ω_o(1-γ))，减少可调参数数目，同时实现对斜坡扰动的无差估计；

S5：调节相位超前自抗扰控制器的参数b₀,ω_c,ω_o及γ，直至达到期望的控制效果。