[发明专利]基于T-S模糊干扰建模的抗干扰跟踪控制设计方法

说明书

本发明公开了自动控制技术领域一种基于T‑S模糊干扰建模的抗干扰跟踪控制设计方法，包括以下步骤：1、建立含有外部干扰的系统状态方程；2、通过T‑S模糊模型建立干扰模型，并设计PI跟踪控制器，构造复合系统；3、设计干扰观测器；4、基于干扰观测器、PI跟踪控制器，设计复合控制系统；5、基于凸优化算法求解控制增益和观测器增益，本发明实现了对系统干扰的有效抑制和对系统输出的动态跟踪，具有很好的鲁棒性且稳定性高。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种抗干扰跟踪控制设计方法。

背景技术

众所周知,几乎所有的控制系统都存在外部干扰,例如运动控制系统,机器人操纵系统,终端滑模系统,Markov跳变系统及飞行控制系统等,因此抗干扰控制问题吸引了学术界和工程界的广泛关注。为了最大化抗干扰的适用范围,自然界中的干扰通常可以分为范数有界干扰、谐波干扰、高斯/非高斯干扰以及中立稳定外部系统产生的干扰等。针对不同类型的干扰,学者们提出了不同的控制方法,例如，H_∞控制之于范数有界干扰,随机控制之于高斯/非高斯干扰,输出调节理论之于中立稳定系统所产生的干扰,DOBC方法之于由外部系统建模的中立稳定、有界、谐波或其它动态干扰。基于扰动观测器的控制策略(DOBC)的基本思想是利用观测器来估计外部干扰对系统的影响,并在前馈通道加以补偿。值得指出的是,在现有的DOBC相关文献中,外部系统建模干扰多考虑为线性系统产生的谐波干扰或常值干扰,这无疑限制了DOBC方法的建模干扰种类,当面对不规则或其它非线性干扰时,现有的一些基于线性干扰模型的DOBC方法将不再适用,需要寻找新的干扰建模方法和工具。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于T-S模糊干扰建模的抗干扰跟踪控制设计方法，解决现有基于线性干扰模型的DOBC方法适用性较差的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种基于T-S模糊干扰建模的抗干扰跟踪控制设计方法，包括以下步骤：

步骤1、建立含有外部干扰的系统状态方程；

步骤2、通过T-S模糊模型建立干扰模型，并设计PI跟踪控制器，构造复合系统；

步骤3、设计干扰观测器；

步骤4、基于干扰观测器、PI跟踪控制器，设计复合控制系统；

步骤5、基于凸优化算法求解控制增益和观测器增益。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明在外部干扰中引入T-S模糊模型作为逼近干扰的工具，能够描述那些复杂的、不规则的非线性干扰，增加了基于干扰观测器的控制的适用范围；

(2)本发明通过构造观测器来估计系统的未知外部干扰，使得未知干扰在发生时就能够被立马观测到并反馈干扰特性，之后将带有观测到的干扰特性的估计信息引入控制器中，在前馈通道加以补偿，从而抵消干扰，避免干扰对系统带来的危害；

(3)本发明将干扰观测器给出的估计信息和系统反馈状态相结合，构造出一种PI型抗干扰控制器。利用凸优化算法得出干扰观测器增益和控制器增益，以确保设计的干扰观测器和控制器都能有效地发挥作用，使得系统稳定性得到提高，并且能够得到良好的输出跟踪性能。

作为本发明的进一步限定，步骤1中含有外部干扰的系统状态方程具体为：