[发明专利]不确定重复控制系统协调设计方法及系统

权利要求书

1.一种不确定重复控制系统协调设计方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、对被控系统进行参数辨识，获得含动态不确定性信息的系统模型；

S2、基于S1的系统模型，建立基于扰动估计与补偿的动态不确定重复控制系统；

S3、基于S2建立的控制系统，利用分离定理，分别设置由状态反馈控制器和参考输入内模组成的跟踪控制子系统和由状态观测器和广义等价输入干扰估计器组成的抗干扰子系统；

S4、基于S3设计的控制器，结合闭环系统性能要求，检查重复控制系统的鲁棒稳定性和抗干扰性能，若抗干扰性能不满足控制要求，通过协调设计算法实现抗干扰性能和鲁棒性能的折衷优化控制。

步骤S1中，在不同条件下对被控系统进行辨识实验，以获得大量辨识模型；选定标称模型，计算所有辨识模型与标称模型之差的增益并绘图，获得加权函数；

步骤S2中，首先构造全维龙伯格状态观测器，改进型重复控制器中Fr(s)为低通滤波器，广义等价输入干扰估计器中包含控制增益K_e和一般低通滤波器F_d(s)。考虑将控制增益K_e的设计自由度融入到对一般低通滤波器F_d(s)的设计中。基于状态观测器和改进型重复控制器，构造状态反馈控制器。

步骤S3中，分析得到控制系统的灵敏度函数，记系统内环的开环传递函数为L_i(s)，标称系统的内环灵敏度函数为S_in(s)，实际系统内环和外环的灵敏度函数分别为S_i(s)和S_o(s)，实际系统内环和外环的补灵敏度函数分别为T_i(s)和T_o(s)；

含动态不确定性的闭环控制系统性能能够趋于标称控制系统，且标称控制系统的性能由状态反馈控制器决定。针对标称控制系统，设置标称控制系统的跟踪控制参数和抗干扰控制参数。基于分离定理，标称系统的设计简化为外环跟踪控制子系统和内环抗干扰子系统的独立设计。外环跟踪控制子系统由参考信号的内模和状态反馈控制器组成，抗干扰控制子系统由状态观测器和广义等价输入干扰估计器组成的。

检验基于等价输入干扰方法的动态不确定重复控制系统的鲁棒稳定性，若系统鲁棒稳定，检测系统的抗干扰性能。其中，采用跟踪误差的ITAE指标来衡量控制系统抗干扰性能；若重复控制系统的抗干扰性能满足要求，则完成算法设计；若性能不满足要求，则利用控制系统的二自由度属性通过协调内环控制参数实现控制系统扰动抑制性能和鲁棒性能的折衷优化控制，最终实现基于扰动估计与补偿的重复控制系统协调设计。

2.根据权利要求1所述的一种不确定重复控制系统协调设计方法，其特征在于，在步骤S4中：

若基于扰动估计与补偿的动态不确定重复控制系统性能满足控制要求，则无需再进行控制参数的协调设计。如果重复控制系统不稳定，即鲁棒性能不满足要求，或抗干扰性能不满足控制性能要求，那么需进行重复控制系统的参数协调设计。

3.基于扰动估计与补偿的重复控制系统协调设计方法，其特征在于，采用权利要求1-2任一项所述的控制参数协调设计方法进行重复控制系统参数整定。