一種基于pd控制的擾動觀測器控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于PD控制的擾動觀測器控制方法，屬于同步帶機械的抗擾動驅(qū)動控制方法【技術領域】；針對同步帶機械的外部擾動問題，本發(fā)明提出的控制方法對機械系統(tǒng)進行PD閉環(huán)控制，在閉環(huán)控制器的內(nèi)部采用擾動觀測器，并采用ZPETC算法對擾動觀測器中機械系統(tǒng)的逆模型進行近似，解決了逆模型中的不穩(wěn)定極點的問題，重新構建了系統(tǒng)；通過實驗結(jié)果證明了這種控制方法的有效性和可行性，使機械系統(tǒng)對外部擾動有了大幅抑制，提高了系統(tǒng)的抗擾動能力。
【專利說明】一種基于PD控制的擾動觀測器控制方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于ro控制的擾動觀測器控制方法，屬于同步帶機械的抗擾動 驅(qū)動控制方法【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 由于印刷機在傳動時采用了同步帶傳動，同步帶剛度較小，造成了印刷機系統(tǒng)在 啟動、變速和受到外界機械擾動時發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動。擾動對機械系統(tǒng)具有很大的破壞性，提高 軸的疲勞損傷，降低使用壽命，影響系統(tǒng)安全可靠運行。
[0003] 針對以上原因在ro方法的基礎上運用擾動觀測器控制方法抑制擾動，并采用 ZPETC算法對擾動觀測器中機械系統(tǒng)的逆模型進行近似。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供了一種基于ro控制的擾動觀測器控制方法，屬于同步帶 機械的抗擾動驅(qū)動控制方法【技術領域】。針對同步帶機械的外部擾動問題，本發(fā)明提出的控 制方法對機械系統(tǒng)進行ro閉環(huán)控制，并且經(jīng)試驗結(jié)果證明了這種控制方法的有效性和可 行性。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為一種基于ro控制的擾動觀測器控 制方法，在ro閉環(huán)控制器內(nèi)部采用擾動觀測器方法，該方法包括如下具體步驟，
[0006] Sl對機械系統(tǒng)輸入速度信號Xi (t)，運用編碼器從輸出軸采集到輸出速度信號 Xt5U);根據(jù)Xi(t)和X()(t)，運用MATLAB系統(tǒng)辨識工具箱辨識出離散機械系統(tǒng)的傳遞函數(shù) G(J);
[0007] S2然后ro控制器對機械系統(tǒng)進行閉環(huán)控制，在控制器內(nèi)部運用擾動觀測器的控 制模型；
[0008] 所述擾動觀測器的控制模型如下，
[0009] S2. Iro控制器輸出的信號u減去反饋信號u'得到信號e，即e = u-u';
[0010] S2. 2信號e進入機械系統(tǒng)后，采集到輸出軸的速度信號X()(t);
[0011] S2. 3速度信號X()(t)與根據(jù)ZPETC算法得到的逆函數(shù)(T1 (z)卷積，由于逆函數(shù)在 高頻階段幅值發(fā)散、相角滯后，故需要加入低通濾波器Q(s)，得到信號X' (S)，即X' (S) = 另夕卜信號e經(jīng)過低通濾波器Q(s)，得到信號e，，即e， =e*Q(s);
[0012] 所述ZPETC算法過程如下，
[0013] S2. 3. 1離散機械系統(tǒng)的模型為：

【權利要求】
1. 一種基于ro控制的擾動觀測器控制方法，其特征在于：該方法包括如下具體步驟， SI. 1對機械系統(tǒng)輸入速度信號Xi (t)，運用編碼器從輸出軸采集到輸出速度信號 Xt5U);根據(jù)Xi(t)和X()(t)，運用MATLAB系統(tǒng)辨識工具箱辨識出離散機械系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(J); 51. 2然后ro控制器對機械系統(tǒng)進行閉環(huán)控制，在控制器內(nèi)部運用擾動觀測器控制； S2然后ro控制器對機械系統(tǒng)進行閉環(huán)控制，在控制器內(nèi)部運用擾動觀測器的控制模 型； 所述擾動觀測器的控制模型如下， 52. Iro控制器輸出的信號u減去反饋信號u'得到信號e，即e =u-u'; S2. 2信號e進入機械系統(tǒng)后，采集到輸出軸的速度信號X()(t); S2. 3速度信號X()(t)與根據(jù)ZPETC算法得到的逆函數(shù)(T1 (z)卷積，由于逆函數(shù)在高頻 階段幅值發(fā)散、相角滯后，故需要加入低通濾波器Q(s)，得到信號X' (S)，即X' (S) = XoahG-H^QG);另夕卜信號e經(jīng)過低通濾波器Q(s)，得到信號e，，艮Pe， =e*Q(s)。
2. 根據(jù)權利要求1所述一種基于ro控制的擾動觀測器控制方法，其特征在于：所述的 ZPETC算法， S2. 3. 1離散機械系統(tǒng)的模型為：陽-V/'3:;.，經(jīng)因式分解，得到的模 I +axZ +QnZ ~+?32 … 型公式為：Z8-K(Z}。其中，Ba(z4)為穩(wěn)定零點，Bu(z4)為不可對消r(k) A(z ) 的不穩(wěn)定零點； S2. 3. 2不穩(wěn)定零點展開公式為：BU) = …+bsz'離散系統(tǒng)相鄰散點之 間幅值差值小，且系統(tǒng)不穩(wěn)定零點數(shù)少，則引入系數(shù)Bu(I) =Wb2-^bs，可得BU)=Bu(I)； S2. 3. 3根據(jù)補償相角偏移定理，令z=e_juT，Η(ζ_〇 =Bu(J)Bu(Z)則有： ZH(Z) = O)、Bu(z), |Z?7(z)|2 =Re2[^"(z)]+Im2[5H(z)]| ' 棚此走理可知在低頻條件下 5i;(l)?； S2. 3. 4據(jù)以上公式可得機械系統(tǒng)的逆模型為：
【文檔編號】G05B17/02GK104460344SQ201410639923
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權日:2014年11月13日
【發(fā)明者】蔡力鋼, 許博, 劉志峰, 張森 申請人:北京工業(yè)大學