[发明专利]用于位置伺服系统的多周期滑模重复控制器

摘要

本发明公开了一种用于位置伺服系统的多周期滑模重复控制器，引入的重复控制是基于跟踪周期信号和抑制周期干扰信号思想。给定参考信号由多个不同周期信号叠加而成，根据不同周期对称性，构造不同的等效干扰信号；依据双曲正切幂次趋近律，设计出不同的子重复控制器，并以并联方式组合成多周期滑模重复控制器；继而计算出其输出信号作为伺服对象的输入，使伺服系统跟随参考信号变化。本发明提供一种能有效抑制多周期干扰信号、大大减少内存占用空间、高控制精度的时域设计的多周期滑模重复控制器。

主权项

1.一种用于位置伺服系统的多周期滑模重复控制器，其特征在于：给定参考信号且由周期为n₁,n₂,…,n_P的P个周期信号叠加而成，满足其中，为k时刻的电机转角位置参考信号，分别表示k,k‑n_i时刻周期为n_i的电机转角位置子参考信号；定义跟踪误差e_k＝x_k‑r_k，x_k为k时刻的系统状态；取滑模面s_k＝c^Te_k，其中c^Tb可逆，c^T为滑模面系数，b为系统参数；根据参考信号的周期对称特性，构造等效干扰其中，g_k,分别表示k,k‑n_i时刻电机伺服系统所受的干扰信号(i＝1,2,…,P)；表示k时刻的等效干扰信号且由周期为n_i的周期特性构造而成；本发明构造幂次收敛的新型离散趋近律，提供的离散形式的趋近律为其中，tanh(·)是双曲正切函数，且符号函数ρ为表达趋近速度的常数，α为表达收敛幂次的常数，δ为双曲正切函数系数且可调节tanh(·)的函数值和变化率，其取值范围为：0＜ρ＜1，0＜α≤1，δ＞0；构造带多周期干扰抑制项的离散双曲正切幂次趋近律，其具体形式如下其中，k₁,k₂,…,k_P＞0为控制增益系数，且可消除周期为n_i的周期干扰信号，且依据离散趋近律(4)，则离散多周期滑模重复控制器的表达式为其中，式中u_k为k时刻的系统控制输入信号，为k，k‑n_i时刻且依据周期为n_i的周期特性所设计的子重复控制器的控制信号，s_k为k时刻的切换函数，x_k,分别表示k,k‑n_i,k+1‑n_i时刻的系统状态；r_k+1为k+1时刻的给定参考信号；A,b分别表示位置伺服系统的系统参数，x_k+1,x_k分别表示k+1，k时刻的系统状态且x_k＝[θ_k‑1 θ_k]^T，θ_k‑1,θ_k分别为k‑1，k时刻的电机转角位置，u_k为k时刻的电机控制输入信号，表示k时刻周期为n_i的系统周期干扰信号(i＝1,2,…,P)，Δg_k表示k时刻的系统非周期干扰信号，记表示k时刻的系统干扰总和；记，可将控制器(5)写成将uk作为伺服对象的控制输入信号，可量测获得伺服系统状态输出信号xk，跟随参考信号rk变化，且系统切换函数的动态行为由式(4)表征。