[发明专利]基于估计参考信号二阶微分的刚体系统抗扰控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于估计参考信号二阶微分的刚体系统抗扰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立刚体系统的位移或者角度控制模型以及跟踪误差信号；

其中，刚体系统的位移或者角度控制模型表达式为：

式中，x₁(t)∈R为刚体在t时刻的位移或者角度，x₂(t)∈R为刚体在t时刻的速度或者角速度，u(t)∈R为刚体系统在t时刻的外部控制输入力或力矩，b(t)∈R为刚体系统控制输入在t时刻的等效增益系数，f(x₁(t),x₂(t))∈R为刚体系统中未建模系统动态在t时刻的值，d(t)∈R为刚体系统在t时刻受到的外部干扰；

刚体系统的跟踪误差信号表达式为：

e₁(t)＝x₁(t)-r(t),

式中，e₁(t)∈R为刚体系统在t时刻的位移或角度跟踪误差信号，r(t)∈R为刚体系统在t时刻的位移或角度参考信号；

步骤2，依据存储式的参考信号二阶微分估计方法，获得参考信号二阶微分估计值；

步骤3，建立基于跟踪误差信号的总和扰动估计器；通过总和扰动估计器获得总和扰动估计值和刚体位移或者角度的跟踪误差信号变化率估计值；

步骤4，基于步骤2获得的参考信号二阶微分估计值、步骤3获得的总和扰动估计值和刚体位移或者角度的跟踪误差信号变化率估计值，获得带有总和扰动主动补偿以及参考信号二阶微分补偿的刚体系统控制输入；

其中，步骤2中，记参考信号的采样间隔时间为T，参考信号采样间隔个数为k_T；

对于t∈[0,3T)，参考信号二阶微分估计值表达式为：

γ(t)＝0，t∈[0,3T)

式中，γ(t)为t时刻的参考信号二阶微分估计值；

步骤2中，记参考信号的采样间隔时间为T，参考信号采样间隔个数为k_T；

对于t∈[k_TT,(k_T+1)T)，其中k_T≥3时，参考信号二阶微分估计值表达式为：

式中，γ(t)为t时刻的参考信号二阶微分估计值。

2.根据权利要求1所述的一种基于估计参考信号二阶微分的刚体系统抗扰控制方法，其特征在于，步骤3中，基于跟踪误差信号的总和扰动估计器，表达式为：

式中，为总和扰动估计器在t时刻给出的刚体位移或者角度的跟踪误差信号估计值，为总和扰动估计器在t时刻给出的刚体位移或者角度的跟踪误差信号变化率估计值，为总和扰动估计器在t时刻给出的刚体系统总和扰动估计值，[l₁l₂ l₃]^T∈R³为总和扰动估计器的增益参数向量。

3.根据权利要求2所述的一种基于估计参考信号二阶微分的刚体系统抗扰控制方法，其特征在于，步骤4中，刚体系统控制输入的表达式为：

式中，k_p∈R为比例增益系数，k_d∈R为微分增益系数；

γ(t)为t时刻的参考信号二阶微分估计值。