[发明专利]基于光电平台精确模型的自抗扰控制器设计系统

摘要

本发明公开了一种基于光电平台精确模型的自抗扰控制器设计系统，属于自抗扰控制器设计技术领域，该系统针对实际中不同的光电平台，通过系统辨识方法辨识系统模型，然后依据辨识模型设计相应的自抗扰控制器，以在一般的自抗扰控制器基础上，提高光电平台的快速性和抗扰能力。自抗扰控制器设计系统由系统辨识模块、模型转换模块和自抗扰控制器设计模块三个模块组成，本发明的辨识系统的数学模型对应设计自抗扰控制器，可移植性强。

主权项

1.基于光电平台精确模型的自抗扰控制器设计系统，其特征在于，共由系统辨识模块、模型转换模块和自抗扰控制器设计模块三个模块组成；1)系统辨识模块系统辨识模块的功能是辨识实际系统模型，光电平台系统为单输入单输出线性定常系统，其差分方程表示如公式(1)所示：A(z-1)·y(k)＝B(z-1)·u(k)+e(k) (1)其中，A(z-1)＝1+a1z-1+...+anaz-na，B(z-1)＝b0+b1z-1+...+bnbz-nb。y(k)为系统输出，u(k)为系统输入，e(k)为误差信号，a1，a2，...ana，b0，b1，...bnb为常系数，k为时间项数，z为离散方程变量；na为分母阶次，nb为分子阶次；利用AIC准则确定系统阶次；利用确定的分母阶次与分子阶次，采用最小二乘法，如公式(3)所示，可以求得系统的连续数学模型参数：其中，zN＝[z(1) z(2) ... z(N)]T；N为采样数据长度；2)模型转换模块模型转换模块的功能是将系统辨识模块辨识出来的数学模型转换为能直接设计自抗扰控制器的数学模型，即转换为能观标准型I型；3)自抗扰控制器设计模块自抗扰控制器设计模块是确定自抗扰控制器三大部分：跟踪微分器、扩张状态观测器和状态反馈；根据能观标准型I型中状态变量x的阶数nx，设计nx阶跟踪微分器；状态变量x＝[x1，x2，...，xnx]；nx是状态变量x的阶数；利用系统矩阵A和输入矩阵B，设计(nx+1)阶扩张状态观测器，设计方法如公式(8)所示；其中，是扩张观测器输出的观测变量；z1(k)为k时刻状态观测器对状态变量x1(k)的估计；β为扩张状态观测器参数，y(k)为系统输出；状态反馈采用误差信号及其各阶微分信号加权和的形式，如公式(9)所示：其中，是各阶偏差的权值，U0为初始输入信号。