1.一种转台伺服系统的非奇异终端滑模指定性能控制方法,其特征在于:所述控制方法包括以下步骤:步骤1,建立转台伺服系统的动态模型,初始化系统状态、采样时间以及控制参数;
1.1转台伺服系统的机械动态模型可以描述为其中, y=x(t)∈R,u(t)∈R分别表示系统状态,控制输入电压和电机输出;x表示位置,m表示负载质量,k0表示控制增益,f(x,t)是摩擦力,d(x,t)是包括测量噪声、电磁干扰和其他未知项在内的有界扰动,v(u)∈R表示输入饱和函数,表示为
1.2定义x1=x, 则式(1)改写为步骤2,将系统中的输入饱和函数用一个光滑仿射函数逼近,推导出带有饱和的转台伺服系统模型;
2.1设计一个光滑函数如下于是,将式(2)近似的表示为v(u)=sat(u)=g(u)+d1(u) (5)其中,d1(u)=sat(u)-g(u)为有界函数;
|d1(u)|=|sat(u)-g(u)|≤vmax(1-tanh(1)) (6)
2.2根据微分中值定理,存在常数0<ξ<1,将式(4)转化为一个光滑仿射函数其中
2.3由式(5)和式(7),将式(3)改写为以下等效形式:步骤3,计算控制系统跟踪误差,FC误差变量,其一阶导数和二阶导数;
3.1定义控制系统的跟踪误差为e(t)=xd-x (9)其中,xd为二阶可导期望轨迹;
3.2定义FC误差变量为:其中,
Fφ(t)=δ0exp(a0t)+δ∞ (11)其中,δ0≥δ∞>0, |e(0)|<Fφ(0);
3.3对式(10)求导,得其中,
3.4对式(12)求导,得其中,
步骤4,基于带有输入饱和函数的转台伺服模型,根据非奇异终端滑模理论,选择神经网络逼近未知动态,设计非奇异终端滑模指定性能控制器,更新神经网络权值矩阵;
4.1选择滑模流型为
其中,α>0;
4.2对式(14)微分,得到
4.3将式(8),式(13)代入式(15)得其中,非线性函数κ为
4.4为了逼近不能直接得到的非线性函数κ,定义以下神经网络*T
κ=W φ(X)+ε (18)*
其中,W为理想权重, φ(X)通常被取为以下高斯函数T
其中,c=[c1,c2,...,cn]是高斯函数的核参数,b是高斯函数的宽度,0<φ(X)≤1;
4.5根据非奇异终端滑模理论,设计第二个滑模流型为
4.6将式(16)和式(18)代入式(20)得u=-u0/b0
其中,p,q为正奇数并且p<q, 是W*的估计值,μ是ε和 的估计值,是权重估计误差;
4.7设计神经网络权重 的调节规律步骤5,设计李雅普诺夫函数V=V0+V1+V2 (23)其中, 和
对式(23)进行求导得:将式(21)和式(22)代入式(24),如果 则判定系统是稳定的。