[发明专利]一种基于加速度观测器的自动控制系统

权利要求书

1.一种基于改进型加速度观测器的控制系统，包括PI控制器，电机指定位置信息P_C与被控系统输出的电机反馈位置信息P_F的差值输入PI控制器，由PI控制器输出给定电流I_g；其特征在于还包括前馈补偿器，加速度观测器；加速度观测器是由校正模型和建模模型构成的闭环反馈模型，被控系统输出的电机反馈位置信息P_F与建模模型得到的电机期望位置P_O引入校正模型，校正模型输出观测扰动力矩A_DO；用前馈补偿器将A_DO与电机电磁转矩系数K_T相除得到的扰动电流I_d对给定电流I_g进行补偿得到实际电流I_C，实际电流I_C与电机电磁转矩系数K_T相乘得到电机力矩T_g，电机力矩T_g与观测扰动力矩A_DO叠加的结果引入建模模型，得到电机期望位置P_O；电机力矩T_g与扰动力矩T_d同时输入被控系统；

其中建模模型的建模开环传递函数为G_model(S)，G_model(S)＝G(S)；G(S)为被控系统的实际开环传递函数；

校正模型的传递函数为：

其中s为拉普拉斯算子，K为校正模型传递函数的开环增益，T₁为校正模型传递函数的时间常数；校正模型传递函数的开环增益K和校正模型传递函数的时间常数T₁的数值使得建模模型得到的电机期望位置P_O趋于等于电机反馈位置信息P_F；

被控系统的实际开环传递函数G(S)的确定方法如下：

一、测试被控系统开环曲线：通过信号发生器产生激励，给被控系统一个阶跃信号，得到被控系统开环幅频曲线；

二、根据步骤一得到的被控系统开环幅频曲线，通过Matlab对被控系统的开环传递函数进行辨识，得到被控系统的实际开环传递函数G(S)；

校正模型传递函数的开环增益K、校正模型传递函数的时间常数T₁通过下述方法获得：

将被控系统的电机反馈位置信息P_F引入由校正模型和建模模型构成的反馈模型；通过matlab对K、T₁进行调节使得被控系统的电机反馈位置信息P_F趋于稳定，将此时的K、T₁分别作为校正模型传递函数的开环增益K、校正模型传递函数的时间常数T₁的选定值。