[发明专利]一种适用于未知输入跟踪系统的改进型双口内模控制方法

权利要求书

1.一种适用于未知输入跟踪系统的改进型双口内模控制方法，其特征在于：其具体实施步骤如下：

步骤(1)：通过传感器，直接获得未知输入跟踪系统的跟踪误差信号；

步骤(2)：对未知输入跟踪系统进行初级位置闭环，将闭环后的初级位置环作为新位置控制器C(s)的位置被控对象G_p(s)；

步骤(3)：根据位置被控对象G_p(s)，设计新的位置控制器C(s)，并再次进行位置闭环；

步骤(4)：根据位置被控对象G_p(s)，设计改进内模控制方法中的

其中LP(s)是截止频率高于G_p(s)的n阶低通滤波器，其作用是提高的分母阶次，使其物理可实现；

步骤(5)：根据改进型双口内模控制结构，分析内模控制器G_IMC(s)的输入信号，并与标准的双口内模进行对比；

步骤(6)：进行内模控制器G_IMC(s)的稳定性分析，将得到的约束条件用于其参数设计；

步骤(7)：进行内模控制器G_IMC(s)的跟踪性能和扰动抑制性能分析，将得到的约束条件用于其参数设计；

步骤(8)：根据约束条件，设计内模控制器G_IMC(s)，并搭建改进型双口内模控制结构，实现系统跟踪性能的提升和对外界扰动的有效抑制。

2.根据权利要求1所述的一种适用于未知输入跟踪系统的改进型双口内模控制方法，其特征在于：步骤(2)中进行了初级位置闭环，初级闭环后系统特性表现为低通滤波器，滤波器截止频率就是初级位置闭环的跟踪带宽；初级位置闭环后，将其作为新位置控制器C(s)的位置被控对象G_p(s)；在初级位置闭环的跟踪带宽内，有G_p(s)＝1，因此位置被控对象G_p(s)可以表示为：

其中T₁,…,T_n是一阶惯性环节的参数，位置被控对象G_p(s)可以有n个阶次。

3.根据权利要求1所述的一种适用于未知输入跟踪系统的改进型双口内模控制方法，其特征在于：步骤(3)中新的位置控制器C(s)，其设计可以采用经典的PID控制器方法。

4.根据权利要求1所述的一种适用于未知输入跟踪系统的改进型双口内模控制方法，其特征在于：步骤(5)中内模控制器G_IMC(s)的输入信号f，根据改进型双口内模控制方法的结构，输入信号f可以表示为：

其中r是系统输入信号，y是系统输出信号，e＝r-y是跟踪误差信号，u是被控对象的输入信号，d是扰动信号；根据的设计，且在初级位置闭环的带宽内有G_p(s)＝1，因此在初级位置闭环的带宽内有而f＝r-d正是在输入已知的情况下，标准双口内模方法中内模控制器的输入；因此，该方法可以在输入未知的情况下，依然实现标准双口内模方法的控制效果。

5.根据权利要求1所述的一种适用于未知输入跟踪系统的改进型双口内模控制方法，其特征在于：步骤(6)中内模控制器G_IMC(s)的稳定性约束表示如下：

6.根据权利要求1所述的一种适用于未知输入跟踪系统的改进型双口内模控制方法，其特征在于：步骤(7)中，在初级位置闭环的带宽内，有G_p(s)＝1，且改进型双口内模控制方法的跟踪传递函数为：

其中y(s)是输出信号，r(s)是输入信号，G_IMC(s)是内模控制器，C(s)是PID控制器；

其扰动传递函数为：

其中y(s)是输出信号，d(s)是扰动信号，G_IMC(s)是内模控制器，C(s)是PID控制器。