专利名称：基于理想误差动态的半周期重复控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种重复伺服系统的控制技术，尤其是一种半周期对称参考信号下的重复伺服系统。
背景技术：
重复控制是一种适用于重复伺服系统的控制技术，这种控制技术通过对前一个周期控制经验的积累形成控制作用，解决周期性参考信号的跟踪或周期性扰动信号的抑制问题。现有的重复控制器设计方法大多是基于内模原理的频域方法。依据内模原理，为了实现外部周期信号沿整个周期的完全跟踪/抑制，闭环系统内部需含同样信号的实现机制。纯时滞环节的正反馈可产生任意周期信号，信号的周期由滞后时间确定，含这种延迟内模的闭环系统是无穷维的，它在虚轴有无穷多个极点。重复控制的原始提法(输出控制方式)要求被控对象只能是真的，即系统相对阶为零。对于严格真系统，闭环系统不可能做到指数稳定。这样，欲实现受控系统跟踪任意的周期信号(跟踪任意高频成分)，对系统结构提出了非常强的要求。为了降低要求，可放弃对参考输入高频成分的跟踪，仅保证低频频段上的稳态误差要求。一种做法是在纯时滞环节前设置低通滤波器，截去剪切频率以上的高频成分，也可尝试在前向通道加入动态补偿器，以改善系统性能。将连续时滞内模以一串后移算子代替，形成离散时滞内模变成了有限维的。判断一般离散重复控制系统的稳定性需求解Diophantine方程。通常，稳定的最小相位系统可采用零极对消的前馈补偿设计，稳定的非最小相位系统可采用零相位补偿。以零相位跟踪控制方法设计重复控制器，其稳定性容易判断，仅取决于重复控制器增益的选取。零相位补偿可对消不稳定零点引入的相移，但不能使得对消后增益为1。增益的不完全对消影响到高频分量的跟踪性能，需进一步采取措施消除其影响。前馈控制方法(PFF)以有限阶多项式内模抑制已知的外部信号，这种方法允许干扰周期可以不是采样周期的整数倍，甚至信号周期是未知的。梳状滤波器也可用作离散时滞内模，这样，滤波器相关设计技术可用于重复控制器。奇次谐波重复控制器有效利用信号的奇次谐波分量的对称特性，推导出信号产生器。采用这种产生器使得内存占用量减小了一半。更简单的情形是仅考虑正弦信号的跟踪/抑制，即构造正弦内模，这时只能跟踪/抑制单一谐波。对于一般周期参考信号，在已发表文献中，也有研究者考虑时滞内模的有限维近似。周期延迟正反馈环节的具体实现方式主要分为两种(见
图1所示)1)纯延迟环节位于前向通道；2)纯延迟环节位于反馈通道。假设外部激励信号与采样周期是同步的，外激励信号周期T是采样周期Ts的整数
倍(τ = NTs)，则前者的离散周期信号的内模为
Z-NGim =-~—
l-z
后者对应的内模为
权利要求
1. 一种基于理想误差动态的半周期重复控制器，其特征在于被控对象为伺服系统， 所述伺服系统的输入输出特性数学模型为Y^l+Siyk+B2Yk-! = biUk+bWH+Wk其中，yk+1，yk，yk-!分别表示伺服系统k+l，k，k-l时刻的输出信号，uk，Uk^1分别表示k， k-l时刻的输入信号，Wk表示k时刻的干扰信号，B1, a2, bi; b2为系统参数； 设定参考信号IV满足半周期对称特性 Pl- rk = i ^k-N/2 或P2. rk = 士 IV其中，k' = k-2mod(k, N/2), N是用于刻画周期对称性的参数，rk_N/2, rk,分别表示 k-N/2,k'时刻的参考信号；根据参考信号的半周期对称特性，构造等效扰动dk， 对于P1， dk = wk mwk_N/2 对于P2，
2.如权利要求1所述的基于理想误差动态的半周期重复控制器，其特征在于所述半周期重复控制器的参数包括趋近速度指数P、到达速度ε和饱和函数边界δ，根据表征系统收敛性能的指标进行参数整定，表征跟踪误差收敛过程的指标包括绝对收敛层边界ΔAL, 单调收敛层边界Δ MK和稳态误差带边界Ass ； 1)绝对收敛层边界Δ皿，其表达式为
全文摘要
一种基于理想误差动态的半周期重复控制器，被控对象为伺服系统，给定具有半周期对称特性的参考信号，构造理想误差动态；依据理想误差动态方程，设计半周期重复控制器；将由控制器计算出的信号作为被控伺服对象的控制输入，使伺服系统跟随参考信号变化。本发明提供一种在减少内存占用量的同时、兼有良好的控制精度的基于理想误差动态的半周期重复控制器。
文档编号G05B11/32GK102207729SQ201110089480
公开日2011年10月5日 申请日期2011年4月11日 优先权日2011年4月11日
发明者孙明轩, 孙红伟, 王辉, 胡轶 申请人:浙江工业大学