[发明专利]一种使用扰动观测器代替前馈的控制方法

权利要求书

1.一种使用扰动观测器代替前馈的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据外部扰动的频率选择控制器带宽w_c，在稳定控制系统测量环境测量得到被控对象当前位置y和被控对象运动速度ω，计算得到控制器控制量u₀；

步骤二、根据被控对象当前位置y和上一解算周期的系统的总控制量u_old、上一解算周期的扰动观测输出z₃_old，计算得到本解算周期系统的扰动观测值z₃，进而根据控制器控制量u₀、本解算周期系统的扰动观测值z₃计算得到本解算周期系统的总控制量；

步骤三、系统的总控制量产生相应的控制力矩，驱动被控对象克服干扰力矩的影响，保持空间稳定；

步骤一中，控制器控制量u₀的形式为：

u₀＝k_p(r-y)-k_dω

其中，r为给定值，在稳定控制系统中为0；k_p和k_d分别为比例与微分的放大系数；

k_p和k_d进行如下取值：

步骤二中，控制器的形式为：

u＝u₀-z₃/b₀

其中，u为系统的总控制量，b₀代表了被控对象的特性，对应单位控制电流产生力矩引起的被控对象加速度；

扰动观测器的形式为：

其中，e为被控对象位置控制误差，z₁为被控对象位置观测输出，z₂为被控对象运动速度观测输出，w₀为扰动观测器带宽，w₀大于w_c；

扰动观测器的离散形式为：

其中z₁_old、z₂_old、z₃_old、u_old依次为被控对象位置观测输出、被控对象速度观测输出、扰动观测输出、系统的总控制量在上一次解算中的数值，h为解算周期。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，w_c不小于外部扰动的频率。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，z₃大于w_c。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，b₀根据控制系统实际情况进行调节。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，z₃可代替前馈环节输出，起前馈作用。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对于模型已知的被控对象，计算确定控制参数b₀；若被控对象模型未知，通过实际测量系统电流和对象加速度进行计算。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于w_c、w₀，按照w₀＝3w_c的关系，先选取预设的较小的w_c值，在系统稳定的情况下逐步增大，直到噪声影响系统出现振荡。

8.一种基于如权利要求1至7中任一项所述的方法实现的使用扰动观测器的稳定控制系统。