[发明专利]基于特征模型的前馈与离散二阶滑模复合控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于特征模型的前馈与离散二阶滑模复合控制系统及方法，系统包括位置控制器、多电机伺服系统、特征参数辨识模块以及Kalman滤波器。方法包括：建立多电机伺服系统特征模型，采用含遗忘因子的递推最小二乘法进行特征参数辨识；采用前馈控制与基于特征模型的离散二阶滑模控制器复合作为多电机伺服系统的位置控制器；构建基于特征模型的Kalman滤波器；将滤波后的输出作为反馈信号，输入至基于特征模型的离散二阶滑模控制器；重复上述过程直至位置输出达到所需结果。本发明将前馈控制与离散二阶滑模控制相结合，并利用Kalman滤波器对非线性环节和测量噪声进行滤波，能消除噪声对系统控制的影响，有效提高特征参数的辨识精度，增强系统的动态性能和跟踪效果。

主权项

1.一种基于特征模型的前馈与离散二阶滑模复合控制系统，其特征在于，包括位置控制器、多电机伺服系统、特征参数辨识模块以及Kalman滤波器；所述位置控制器包括前馈控制器、基于特征模型的离散二阶滑模控制器；其中前馈控制器，用于对多电机伺服系统进行位置控制，其输入为给定位置设定值θ_r，输出为前馈控制量；基于特征模型的离散二阶滑模控制器，用于对多电机伺服系统进行位置控制，其输入为给定位置设定值θ_r与Kalman滤波输出值之差、以及辨识参数f₁、f₂、g₀；前馈控制器的输出和基于特征模型的离散二阶滑模控制器的输出相叠加获得u(t)，并送入至多电机伺服系统、特征参数辨识模块；所述多电机伺服系统，为被控对象，其内部包括齿隙、摩擦非线性环节，其输入为位置控制器的输出控制量u(t)，输出为多电机伺服系统位置值；所述特征参数辨识模块，用于辨识多电机伺服系统的特征参数，其输入为位置控制器输出的控制量u(t)、叠加有测量噪声的多电机伺服系统输出θ_L，输出为辨识参数f₁、f₂、g₀；所述Kalman滤波器，用于削弱测量噪声对辨识参数的影响，其结合多电机伺服系统的特征模型实现，输入为辨识参数和叠加有测量噪声的多电机伺服系统输出θ_L，其输出为Kalman滤波输出值