一种滑模观测器的优化方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种滑模观测器的优化方法，包括：获取滑模观测器的实际值；实时获取所述滑模观测器的观测值；利用所述实际值和所述观测值，确定所述滑模观测器的误差项；根据所述误差项确定切换函数的反馈系数。可见，在本实施例中，通过将估算误差项加入到切换函数中，使反馈调整强度随着误差变小而变小，增强滑模观测器的观测效果，增加平稳性；本发明还公开了一种滑模观测器的优化系统。
【专利说明】
-种滑模观测器的优化方法及系统
技术领域
[0001 ]本发明设及滑模控制技术领域，更具体地说，设及一种滑模观测器的优化方法及 系统。
【背景技术】
[0002] 在研究滑模控制问题时，系统到达滑模面后做滑模运动，此时，系统表现出一种降 维运动，而且对外部扰动和系统参数摄动具有较强的自适应性和鲁棒性。将滑模的概念被 扩展到状态估计理论中，滑模观测器就是利用滑模控制原理设计的状态观测器，其结构简 单，鲁棒性强且具有良好的动态响应特性。但由于切换函数所引起的抖振现象，会增加观测 器的观测误差。
[0003] 因此，如何增强滑模观测器的观测效果，是本领域技术人员需要解决的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种滑模观测器的优化方法及系统，W增强滑模观测器的 观测效果。
[0005] 为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
[0006] -种滑模观测器的优化方法，包括：
[0007] 获取滑模观测器的实际值；
[0008] 实时获取所述滑模观测器的观测值；
[0009] 利用所述实际值和所述观测值，确定所述滑模观测器的误差项；
[0010] 根据所述误差项确定切换函数的反馈系数。
[0011] 其中，所述利用所述实际值和所述观测值，确定所述滑模观测器的误差项，包括：
[0012] 计算所述实际值和所述观测值的差值，并将所述差值作为所述滑模观测器的误差 项S。
[0013] 其中，根据所述误差项确定切换函数的反馈系数，包括：
[0014] 将所述误差项S与切换函数的原始反馈系数K的乘积作为切换函数的反馈系数K . S。
[001引其中，所述切换函数为：
[0016] 其中，义为观测值，sign( ?)为符号函数，S为所述滑模观测器对应的切换面函数。
[0017] -种滑模观测器的优化系统，包括：
[0018] 实际值获取模块，用于获取滑模观测器的实际值；
[0019] 观测值获取模块，用于实时获取所述滑模观测器的观测值；
[0020] 误差项确定模块，用于利用所述实际值和所述观测值，确定所述滑模观测器的误 差项；
[0021] 反馈系数确定模块，用于根据所述误差项确定切换函数的反馈系数。
[0022] 其中，所述误差项确定模块计算所述实际值和所述观测值的差值，并将所述差值 作为所述滑模观测器的误差项s。
[0023]其中，所述反馈系数确定模块将所述误差项S与切换函数的原始反馈系数K的乘积 作为切换函数的反馈系数K ? S。
[0024]其中，包拡
[0025] 切换函数确定模块，用于根据所述反馈系数K ? S，确定切换函数；
[0026] 其中，所述切换函数为
交为观测值，sign(.)为符号函数，S 为所述滑模观测器对应的切换面函数。
[0027] 通过W上方案可知，本发明实施例提供的一种滑模观测器的优化方法及系统，包 括:获取滑模观测器的实际值;实时获取所述滑模观测器的观测值;利用所述实际值和所述 观测值，确定所述滑模观测器的误差项;根据所述误差项确定切换函数的反馈系数。可见， 在本实施例中，通过将估算误差项加入到切换函数中，使反馈调整强度随着误差变小而变 小，增强滑模观测器的观测效果，增加平稳性。
【附图说明】
[0028] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W 根据运些附图获得其他的附图。
[0029] 图1为本发明实施例公开的一种滑模观测器的优化方法流程示意图；
[0030] 图2为本发明实施例公开的一种滑模观测器的优化系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032] 本发明实施例公开了一种滑模观测器的优化方法及系统，W增强滑模观测器的观 测效果。
[0033] 参见图1，本发明实施例提供的一种滑模观测器的优化方法，包括：
[0034] S101、获取滑模观测器的实际值；
[0035] S102、实时获取所述滑模观测器的观测值；
[0036] S103、利用所述实际值和所述观测值，确定所述滑模观测器的误差项；
[0037] 其中，所述利用所述实际值和所述观测值，确定所述滑模观测器的误差项，包括：
[0038] 计算所述实际值和所述观测值的差值，并将所述差值作为所述滑模观测器的误差 项S。
[0039] S104、根据所述误差项确定切换函数的反馈系数。
[0040] 其中，根据所述误差项确定切换函数的反馈系数，包括：
[0041 ]将所述误差项S与切换函数的原始反馈系数K的乘积作为切换函数的反馈系数K ? S。
[0042] 具体的，若原始的切换函数为
K为反馈系数。可W看出，当滑模观 测器开始工作后，随着观测值逐渐趋向实际值，即观测误差逐渐变小时，反馈系数始终是k， 运可能导致在观测误差很小的时候出现震荡现象，导致观测精度下降。因此，在本实施例 中，考虑到观测值在逐渐的变化，设置一个误差项，即实际值和观测值的差值，并且实际值 在滑模观测器的工作过程中逐渐减小，所W相应的误差项也在逐渐的变化，从而在工作过 程中根据误差项对反馈系数进行调整。即将误差项引入到切换函数中后，当观测误差变小 后，切换函数的强度也变小，可W有效增强观测器的观测平稳忡。
[0043] 具体的，对反馈系数进行修改后，切换函数为：
[0044] 其中，爱为观测值，sign( ?)为符号函数，S为所述滑模观测器对应的切换面函数。
[0045] 本发明实施例提供的一种滑模观测器的优化方法，包括:获取滑模观测器的实际 值;实时获取所述滑模观测器的观测值;利用所述实际值和所述观测值，确定所述滑模观测 器的误差项;根据所述误差项确定切换函数的反馈系数。可见，在本实施例中，通过将估算 误差项加入到切换函数中，使反馈调整强度随着误差变小而变小，增强滑模观测器的观测 效果，增加平稳性。
[0046] 下面对本发明实施例提供的优化系统进行介绍，下文描述的优化系统与上文描述 的优化方法可W相互参照。
[0047] 参见图2,本发明实施例提供的一种滑模观测器的优化系统，包括：
[0048] 实际值获取模块100,用于获取滑模观测器的实际值；
[0049] 观测值获取模块200,用于实时获取所述滑模观测器的观测值；
[0050] 误差项确定模块300,用于利用所述实际值和所述观测值，确定所述滑模观测器的 误差项；
[0051] 反馈系数确定模块400,用于根据所述误差项确定切换函数的反馈系数。
[0052] 基于上述技术方案，所述误差项确定模块计算所述实际值和所述观测值的差值， 并将所述差值作为所述滑模观测器的误差项S。
[0053] 基于上述技术方案，所述反馈系数确定模块将所述误差项S与切换函数的原始反 馈系数K的乘积作为切换函数的反馈系数K ? S。
[0054] 基于上述技术方案，本方案还包括：
[0055] 切换函数确定模块，用于根据所述反馈系数K ? S，确定切换函数；
[0化6]其中，所述切换函数为：
；i为观测值，sign(.)为符号函数，S 为所述滑模观测器对应的切换面函数。
[0057]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[005引对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对运些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可W在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的运些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种滑模观测器的优化方法，其特征在于，包括： 获取滑模观测器的实际值； 实时获取所述滑模观测器的观测值； 利用所述实际值和所述观测值，确定所述滑模观测器的误差项； 根据所述误差项确定切换函数的反馈系数。2. 根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述利用所述实际值和所述观测值， 确定所述滑模观测器的误差项，包括： 计算所述实际值和所述观测值的差值，并将所述差值作为所述滑模观测器的误差项S。3. 根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，根据所述误差项确定切换函数的反馈 系数，包括： 将所述误差项S与切换函数的原始反馈系数K的乘积作为切换函数的反馈系数K · S。4. 根据权利要求3所述的优化方法，其特征在于， 所述切换函数为：其中，i为观测值，sign( ·)为符号函数，s为所述滑模观测器对应的切换面函数。5. -种滑模观测器的优化系统，其特征在于，包括： 实际值获取模块，用于获取滑模观测器的实际值； 观测值获取模块，用于实时获取所述滑模观测器的观测值； 误差项确定模块，用于利用所述实际值和所述观测值，确定所述滑模观测器的误差项； 反馈系数确定模块，用于根据所述误差项确定切换函数的反馈系数。6. 根据权利要求5所述的优化系统，其特征在于， 所述误差项确定模块计算所述实际值和所述观测值的差值，并将所述差值作为所述滑 模观测器的误差项S。7. 根据权利要求6所述的优化系统，其特征在于， 所述反馈系数确定模块将所述误差项S与切换函数的原始反馈系数K的乘积作为切换 函数的反馈系数K · S。8. 根据权利要求7所述的优化系统，其特征在于，包括： 切换函数确定模块，用于根据所述反馈系数K · S，确定切换函数； 其中，所述切换函数为:交=_反_84丨@11〇);&为观测值，818]1〇)为符号函数，8为所 述滑模观测器对应的切换面函数。
【文档编号】G05B13/04GK105955019SQ201610262552
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】李磊
【申请人】浪潮(北京)电子信息产业有限公司