CN109327181B - 一种基于扰动观测器的伺服控制律生成方法 - Google Patents
一种基于扰动观测器的伺服控制律生成方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于扰动观测器的伺服控制律生成方法,通过设置扰动观测器参数,将扰动观测器作为控制律使用。为伺服控制律提供了一种更简单、更直观的生成方法,提高了伺服***控制律的生成效率。
Description
技术领域
本发明属于伺服控制率设计领域,具体涉及一种基于扰动观测器的伺服控制律生成方法。
背景技术
伺服***控制律生成通常采用经典的PID方法,根据伺服***执行机构的频域特性,调节PID控制器的参数,从而生成一套可行的控制律。这种方法简单易懂、成熟有效,已被工程上无数产品使用验证。但是该方法在使用过程中很难将所选控制律参数与闭环伺服***的特性对应起来,控制律的参数选择几乎完全依靠工程师的经验,而工程师通过控制律本身对闭环伺服***的掌控也不够直观。
发明内容
本发明的目的:
提出一种新的伺服控制律生成方法,使得工程师能够更简单、直观的通过伺服电机模型生成一套可行的伺服控制律。
本发明的技术方案:
一种基于扰动观测器的伺服控制律生成方法,通过设置扰动观测器参数,将扰动观测器作为控制律使用。
所述的一种基于扰动观测器的伺服控制律生成方法,包括以下步骤:
步骤1、对伺服电机进行建模;
步骤2、对伺服电机模型进行频域分析,确定该伺服电机从输入电压到输出角速度的带宽ωdj;
步骤3、建立闭环伺服电机模型,设G=feedback(P,1) G=Pn(1+Δ)
步骤4、确定闭环伺服***期望模型Pn的带宽ωqw;
步骤5、对闭环伺服电机模型进行线性分式变换;
步骤6、根据模型G和期望模型Pn确定误差变量Δ的频域特性后,根据||QΔ||∞<1即可确定滤波器Q的带宽ωlb;
步骤8、由滤波器Q的带宽ωlb计算获得滤波器Q;
步骤7、由滤波器Q和期望模型Pn共同组成了伺服控制律模型。
所述的一种基于扰动观测器的伺服控制律生成方法,所述步骤4中可选取期望模型的带宽为伺服电机带宽的八~十分之一,以该带宽的惯性环节作为闭环伺服***期望模型,可得:
ωqw=ωdj/10
所述的一种基于扰动观测器的伺服控制律生成方法,所述步骤5中将闭环伺服电机模型变换成期望模型Pn和误差变量Δ的线性分式变换形式,其中:
所述的一种基于扰动观测器的伺服控制律生成方法,所述步骤8包括:
本发明的优点:
为伺服控制律提供了一种更简单、更直观的生成方法,提高了伺服***控制律的生成效率。
附图说明:
图1为扰动观测器模型框图;
图2为基于扰动观测器的闭环伺服***线性分式变换模型框图。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
扰动观测器是一种近似估计外部扰动的线性方法,它由期望模型和滤波器组成。扰动观测器本身通过合理的设计也可以作为控制律使用。利用这种方法,可以直观的按总体对伺服***提出的指标设定一个期望模型,大概计算期望模型和实际模型的误差后,通过小增益定理确定扰动观测器中滤波器的带宽,从而生成一个有效可行的伺服控制律。
具体步骤如下
对被控对象(伺服电机)进行建模;
对伺服电机模型进行频域分析,确定该伺服电机从输入电压到输出角速度的带宽ωdj;
确定闭环伺服***期望模型Pn(参照图1)的带宽ωqw,
可选取期望模型的带宽为伺服电机带宽的八~十分之一,以该带宽的惯性环节作为闭环伺服***期望模型
ωqw=ωdj/10
对伺服电机模型进行线性分式变换,
将其变换成期望模型Pn和误差变量Δ的线性分式变换形式(参照图2)。其中
根据图2的线性分式变换框图及小增益定理可得:为使***保持稳定,需满足
||QΔ||∞<1
根据模型G和期望模型Pn确定误差变量Δ的频域特性后,根据上式即可确定滤波器Q的带宽ωlb(Q也直接使用惯性环节)
滤波器Q和期望模型Pn共同组成了伺服控制律模型。
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