一种基于pd控制的扰动观测器控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于PD控制的扰动观测器控制方法，属于同步带机械的抗扰动驱动控制方法【技术领域】；针对同步带机械的外部扰动问题，本发明提出的控制方法对机械系统进行PD闭环控制，在闭环控制器的内部采用扰动观测器，并采用ZPETC算法对扰动观测器中机械系统的逆模型进行近似，解决了逆模型中的不稳定极点的问题，重新构建了系统；通过实验结果证明了这种控制方法的有效性和可行性，使机械系统对外部扰动有了大幅抑制，提高了系统的抗扰动能力。
【专利说明】一种基于PD控制的扰动观测器控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于ro控制的扰动观测器控制方法，属于同步带机械的抗扰动 驱动控制方法【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 由于印刷机在传动时采用了同步带传动，同步带刚度较小，造成了印刷机系统在 启动、变速和受到外界机械扰动时发生扭转振动。扰动对机械系统具有很大的破坏性，提高 轴的疲劳损伤，降低使用寿命，影响系统安全可靠运行。
[0003] 针对以上原因在ro方法的基础上运用扰动观测器控制方法抑制扰动，并采用 ZPETC算法对扰动观测器中机械系统的逆模型进行近似。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供了一种基于ro控制的扰动观测器控制方法，属于同步带 机械的抗扰动驱动控制方法【技术领域】。针对同步带机械的外部扰动问题，本发明提出的控 制方法对机械系统进行ro闭环控制，并且经试验结果证明了这种控制方法的有效性和可 行性。
[0005] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为一种基于ro控制的扰动观测器控 制方法，在ro闭环控制器内部采用扰动观测器方法，该方法包括如下具体步骤，
[0006] Sl对机械系统输入速度信号Xi (t)，运用编码器从输出轴采集到输出速度信号 Xt5U);根据Xi(t)和X()(t)，运用MATLAB系统辨识工具箱辨识出离散机械系统的传递函数 G(J);
[0007] S2然后ro控制器对机械系统进行闭环控制，在控制器内部运用扰动观测器的控 制模型；
[0008] 所述扰动观测器的控制模型如下，
[0009] S2. Iro控制器输出的信号u减去反馈信号u'得到信号e，即e = u-u';
[0010] S2. 2信号e进入机械系统后，采集到输出轴的速度信号X()(t);
[0011] S2. 3速度信号X()(t)与根据ZPETC算法得到的逆函数(T1 (z)卷积，由于逆函数在 高频阶段幅值发散、相角滞后，故需要加入低通滤波器Q(s)，得到信号X' (S)，即X' (S) = 另夕卜信号e经过低通滤波器Q(s)，得到信号e，，即e， =e*Q(s);
[0012] 所述ZPETC算法过程如下，
[0013] S2. 3. 1离散机械系统的模型为：
【权利要求】
1. 一种基于ro控制的扰动观测器控制方法，其特征在于：该方法包括如下具体步骤， SI. 1对机械系统输入速度信号Xi (t)，运用编码器从输出轴采集到输出速度信号 Xt5U);根据Xi(t)和X()(t)，运用MATLAB系统辨识工具箱辨识出离散机械系统的传递函数G(J); 51. 2然后ro控制器对机械系统进行闭环控制，在控制器内部运用扰动观测器控制； S2然后ro控制器对机械系统进行闭环控制，在控制器内部运用扰动观测器的控制模 型； 所述扰动观测器的控制模型如下， 52. Iro控制器输出的信号u减去反馈信号u'得到信号e，即e =u-u'; S2. 2信号e进入机械系统后，采集到输出轴的速度信号X()(t); S2. 3速度信号X()(t)与根据ZPETC算法得到的逆函数(T1 (z)卷积，由于逆函数在高频 阶段幅值发散、相角滞后，故需要加入低通滤波器Q(s)，得到信号X' (S)，即X' (S) = XoahG-H^QG);另夕卜信号e经过低通滤波器Q(s)，得到信号e，，艮Pe， =e*Q(s)。
2. 根据权利要求1所述一种基于ro控制的扰动观测器控制方法，其特征在于：所述的 ZPETC算法， S2. 3. 1离散机械系统的模型为：阳-V/'3:;.，经因式分解，得到的模 I +axZ +QnZ ~+?32 … 型公式为：Z8-K(Z}。其中，Ba(z4)为稳定零点，Bu(z4)为不可对消r(k) A(z ) 的不稳定零点； S2. 3. 2不稳定零点展开公式为：BU) = …+bsz'离散系统相邻散点之 间幅值差值小，且系统不稳定零点数少，则引入系数Bu(I) =Wb2-^bs，可得BU)=Bu(I)； S2. 3. 3根据补偿相角偏移定理，令z=e_juT，Η(ζ_〇 =Bu(J)Bu(Z)则有： ZH(Z) = O)、Bu(z), |Z?7(z)|2 =Re2[^"(z)]+Im2[5H(z)]| ' 棚此走理可知在低频条件下 5i;(l)?； S2. 3. 4据以上公式可得机械系统的逆模型为：
【文档编号】G05B17/02GK104460344SQ201410639923
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】蔡力钢, 许博, 刘志峰, 张森 申请人:北京工业大学