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专利号: 2019107827889
申请人: 江苏工程职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于扰动观测器的车载光电跟踪平台有限时间控制方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)建立光电跟踪平台的数学模型,在此基础上设计扰动观测器,用于观测光电跟踪平台所受到的各种扰动,并进行前馈量补偿;(2)将给定信号与实际信号进行比较,得到包含等效扰动项的一阶误差模型;(3)运用有限时间控制的方法设计反馈控制率,并通过数学分析给出等效干扰情况下闭环系统稳态误差的界与控制器参数之间的关系,实现对光电跟踪平台在各种干扰影响下的有效控制;

具体的,利用扰动观测器观测出光电跟踪平台所受到的非线性摩擦力矩、质量不平衡力矩、线缆约束、模型失配以及运动机车所造成的耦合影响,通过前馈的方式进行补偿,减小上述耦合影响对系统的影响;在扰动观测器的设计中,通过在扰动观测信号前端串入一个低通滤波器Q(s),以解决系统参考模型的逆 无法实现的问题;

其中,Q(s)是一个低通滤波器, 是光电跟踪平台名义模型的逆;

所述扰动观测器满足如下表达式:

其中,Gp(s)是光电跟踪平台的实际模型,Gn(s)是光电跟踪平台的名义模型、Guy(s)是输入信号到输出信号的传递函数、Gdy(s)是扰动信号到输出信号的传递函数、Gξy(s)是噪声信号到输出信号的传递函数;

所述滤波器Q(s)构造形式为Q(s)=g/(s+g),此时扰动观测器的输出为:

当滤波器的参数g→∞,则 即扰动

观测器对光电跟踪平台各种扰动的观测值逼近实际扰动值,可以通过前馈控制对干扰进行补偿;

其中, 是扰动观测器的输出;B0=Jn/Km,Jn是对光电跟踪平台惯量J的估计,Km是驱动电机的力矩系数;s是拉普拉斯算子;ωl(t)是驱动电机的实际角速度;ir(t)是有限时间控制器的输出;g是滤波器的参数;D(t)是光电跟踪平台所受的各种外部干扰、系统模型失配以及电流跟踪误差在内的所有扰动之和;

利用有限时间控制方法,对光电跟踪平台设计反馈控制率,进一步提高系统的抗干扰能力,使跟踪误差收敛到一个更小的区域;

所述有限时间控制方法所采用有限时间控制器,其给出的电流的控制量ir(t)的表达为:其中,ir(t)是驱动电机的电流控制量;B0=Jn/Km,Jn是对光电跟踪平台惯量J的估计,Km是驱动电机的力矩系数;k为比例系数;sgn为符号函数;e(t)为跟踪误差,e(t)=ωr(t)‑ωl(t),ωr(t)是驱动电机的给定角速度,ωl(t)是驱动电机的实际角速度;α为一个常数,满足

0<α<1; 是扰动观测器的输出。