[发明专利]一种多自由度精密运动台动态解耦控制方法

权利要求书

1.一种多自由度精密运动台动态解耦控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

定义动态解耦控制器K(z)：

其中，z表示时间前移算子，对于离散信号x(t)，满足zx(t)＝x(t+1)，t为采样时间，n表示运动台自由度个数；

动态解耦控制器中元素参数化为FIR滤波器形式：

K_ij(z)＝θ_ij,0+θ_ij,1z^-1+…+θ_ij,mz^-m＝Ψθ_ij

其中，m表示动态解耦控制器的阶次，Ψ＝[1,z^-1,…,z^-m]为基函数，θ_ij＝[θ_ij,0,θ_ij,1,…,θ_ij,m]^T∈R^m+1为待优化系数，R表示实数域；

将名义解耦控制方法作用到实际系统测量实际位置信号y＝[y₁,y₂,…,y_n]^T和名义解耦控制器的输出d＝[d₁,d₂,…,d_n]^T，计算得到虚拟控制量

其中，M表示期望对角模型，L表示滤波器；

将虚拟控制量作用到动态解耦控制器K(z)，保证动态解耦控制器的输出等于测量得到的名义解耦控制器的输出d，使动态解耦控制器K(z)能够将实际系统解耦为期望对角模型M的形式；

定义指标函数：

其中，N表示采样点个数，d_i表示名义解耦控制器输出中第i个元素，表示信息向量，表示虚拟控制量中的第j个元素，通过对指标函数的最小化，得到动态解耦控制器的待优化系数的估计值，为简化算法流程，定义以下参数：

D_i＝[d_i(1),d_i(2),…,d_i(N)]^T

Φ＝[φ(1)^T,φ(2)^T,…,φ(N)^T]^T

对指标函数的优化问题分解为n个优化子问题：

令J_i＝||D_i-Φτ_i||²，通过对J_i,i＝1,2,...n进行最小化得到参数τ_i的估计值

由此得到动态解耦控制器K(z)中第i行第j列的元素K_ij(z)的待优化系数θ_ij的估计值从而实现动态解耦控制。

2.根据权利要求1所述的一种多自由度精密运动台动态解耦控制方法，其特征在于：所述期望对角模型M具有如下形式：

其中，对角元素M_i表示第i个自由度的期望模型，具有如下形式：

其中，h_i表示各自由度惯量系数，s表示Laplace算子，τ_i表示系统中延时环节的时间常数。

3.根据权利要求2所述的一种多自由度精密运动台动态解耦控制方法，其特征在于：所述滤波器L具有如下形式：

其中，k_s表示时间常数，k_s＝0.01。