[发明专利]一种压电微定位平台的固定时间自适应事件触发控制方法

说明书

一种压电微定位平台的固定时间自适应事件触发控制方法，本发明的目的是为了解决目前控制方法中存在调节时间长、控制精度有限和通信资源损耗多的问题。步骤为：步骤1：为压电微定位平台建立模型；步骤2：通过复合观测器同时观测不可测状态和未知扰动；步骤3：计算观测误差、跟踪误差、虚拟误差和补偿误差，构造李雅普诺夫函数V并求导得到步骤4：利用虚拟控制律、命令滤波器、补偿信号和自适应律，进行虚拟控制、命令滤波、信号补偿和自适应控制；步骤5：利用固定时间自适应事件触发控制器，通过该控制器实现固定时间收敛和事件触发，实现对压电微定位平台输出位移的高精度跟踪控制效果。本发明更适合实际应用，可以得到更高的控制精度。

技术领域

本发明属于智能材料及其机构的控制领域，尤其涉及一种压电微定位平台的固定时间自适应事件触发控制方法。

背景技术

纳米定位技术在工程应用领域具有广泛的发展前景。其中，压电微定位平台由于具有纳米级分辨率、响应快和刚度高等优点，已经作为各种微纳高精度定位系统中的核心器件，在生物操作、超精密车床、原子力显微镜等领域中得到了广泛应用。然而，压电微定位平台作为一种智能材料驱动的执行器系统，自身会具有智能材料产生的迟滞非线性特性。迟滞非线性具有频率相关性和多值映射性等特性，是一种非光滑非线性，迟滞特性的存在会影响压电微定位平台的控制效果甚至导致系统失稳。为了降低迟滞非线性对压电微定位平台的高精密定位造成的不良影响，国内外研究学者对压电微定位平台系统的迟滞问题开展了大量的研究工作。目前处理压电微定位平台迟滞非线性的手段通常有两种：一种是通过计算或估计逆迟滞模型来消除迟滞的不利影响，另一种是通过假设迟滞项有界。但前者由于迟滞模型的复杂性使得逆模型的构造会变得困难，后者由于实际应用过程中无法保证迟滞项有界，而无法应用于只有输出可测的非线性系统。因此设计一种有效的控制方法消除压电微定位平台的迟滞非线性是我们必须解决的问题。

为了提高压电微定位平台的定位精度，学者们已经提出了滑模控制、反步法、自适应控制等多种控制策略。其中反步法通过将复杂非线性系统分解为多个子系统从而设计虚拟控制律和控制律，是一种常用的控制方法。但反步法需要对虚拟控制律多次求导，会引起计算爆炸问题。为了解决这一问题，人们提出动态面控制。动态面控制利用一阶滤波器解决计算爆炸问题，但滤波器的加入又会产生滤波误差，使得控制性能的提升受到了限制。从而学者们提出了命令滤波反步控制，通过命令滤波器消除计算爆炸问题，通过误差补偿机制消除滤波误差。而传统命令滤波器存在滤波器常数取值受限从而影响控制能力的问题。因此设计可以有效提取高质量微分信号并抑制噪声的命令滤波器是十分必要的。

目前应用于压电微定位平台跟踪控制的方法大多数仅能保证系统的渐近稳定性，即理论上需要无限长的时间才能保证压电微定位平台系统的跟踪误差收敛于平衡点附近。有限时间控制可以保证系统快速收敛和提升控制特性，是一种更具有现实意义的控制问题。然而有限时间控制的收敛时间严重依赖于系统初始状态，对于压电微定位平台这种高精密定位系统可能引起控制性能的严重损失。因此设计不依赖于初始状态的固定时间控制准则是具有很强的实际价值的。

与此同时，现有的应用于压电微定位平台系统的控制方法都是基于时间触发的，而随着网络系统的循序发展和多设备作业时的实际通讯需求，事件触发控制的提出对于高效传输信号和有效节约传输资源具有很强的应用意义。

因此，如何将固定时间控制技术、事件触发机制和自适应命令滤波反步法相结合，应用到具有复杂输入迟滞的压电微定位平台系统中，以实现此系统的高精度跟踪控制，尚未见到相关技术。

发明内容

本发明的目的在于提出一种压电微定位平台的固定时间自适应事件触发控制方法，以克服现有技术中存在的不足。

本发明的步骤是：

步骤1：根据压电微定位平台本身固有的迟滞特性，为此平台建立带有输入迟滞和未知外部扰动的二阶非线性系统模型；

步骤2：基于步骤1建立的系统模型，通过复合观测器同时观测不可测状态和未知扰动；