[发明专利]智能误差预测与前馈补偿的鲁棒高带宽控制方法及系统

权利要求书

1.一种智能误差预测与前馈补偿的鲁棒高带宽控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：鲁棒扰动观测器将快刀伺服系统加工过程中系统内部的模型不确定性和外部干扰视作一个整体的集总扰动d(t)，进行估计和补偿；

步骤S2：设计相应的双环高带宽控制器，在内环中，应用正加速度-速度-位置反馈阻尼控制器；

步骤S3：设计基于库普曼算子理论的在线智能误差预测与前馈补偿模块，进行在线参考轨迹修正；

步骤S4：基于库普曼算子理论的数据驱动方法能够在线预测闭环系统的输出，通过将参考输入和预测得到的输出做差得到估计的跟踪误差，通过参考轨迹修正的方式在线实现前馈补偿。

2.根据权利要求1所述的智能误差预测与前馈补偿的鲁棒高带宽控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的快刀伺服系统的驱动模式为压电驱动或者法应力电磁驱动，系统整体在拉普拉斯连续域中由以下三阶模型描述：

其中，a₃，a₂，a₁，a₀，b₂，b₁，b₀为系统模型的参数；该三阶系统为非最小相位系统，对该三阶系统进行微小的修正使其成为最小相位系统：

设计相应的低通滤波器Q(s)使得P_n^-1(s)Q(s)是物理上能够实现的，采用二阶低通滤波器：

其中τ为决定低通滤波器带宽的参数，对其进行调优以实现观测器扰动抑制性能和稳定性之间的折中；系统的集总扰动被估计为并使用控制的方法进行补偿。

3.根据权利要求1所述的智能误差预测与前馈补偿的鲁棒高带宽控制方法，其特征在于，所述步骤S2中正加速度-速度-位置反馈阻尼控制器的表达式为：

该阻尼控制器共有5个能够用于调节的参数，β₂，β₁，β₀，ξ，ω_p,能够任意配置5个系统极点的期望位置；在外环中，应用高增益比例-积分跟踪控制器，其表达式为：

其中，k_p和k_i为比例增益和积分增益；内环阻尼控制器和外环跟踪控制器的参数能够使用智能进化算法进行同步调优以最大化控制带宽。