1.一种基于改进型ESO的运动控制系统扰动抑制方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:构建运动控制系统的二阶模型:
其中,x1(t),x2(t)为系统的状态,f(x1(t),x2(t))为系统内部扰动,b为系统输入增益,u(t)为系统控制量,d(t)为外部扰动,y(t)为系统输出,yo(t)是系统输出测量值,ξ(t)是测量噪声;
S2:将系统内部扰动和外部扰动定义为系统的扩张状态x3(t),利用该扩张状态变换所述二阶模型:其中, 是扩张状态的导数;
S3:设计改进型ESO,用以观测系统状态x1(t)、x2(t),以及扩张状态x3(t),改进型ESO的公式如下:其中, 和 是系统状态的观测值, 是扩张状态的观测值,即为系统内部扰动和外部扰动的估计值,u0(t)是外环控制输入,l1,l2是改进型ESO的增益,k3是新引入的参数,用以独立调节扰动估计精度,xf(t)是低通滤波器的状态,τ是低通滤波器的时间常数,是改进型ESO的输出;
基于系统内部扰动和外部扰动的估计值,设计内环补偿通道,用于减小内部扰动和外部扰动对系统控制精度的影响,在设计内环补偿通道的同时,利用改进型ESO观测的系统状态值,设计外环反馈控制通道,进一步提高系统的扰动抑制能力,用于实现运动控制系统的高精度控制,具体方法如下:用观测值 来补偿扰动对系统的影响,设计如下所示的内环补偿通道:在内环补偿通道中,改进型ESO的参数设计如下:
1)改进型ESO的带宽为ω0,设计的增益参数为:
其中,下标i用于标识l1和l2,上标i用于表示幂;
2)根据测量传感器的信噪比,设计低通滤波器的时间常数τ,τ=0.01,用于滤除测量信号中的高频噪声;
3)为了提高扰动估计的精度,需要选择较大的调节参数k3,但同时参数k3还需要满足以下条件:在内环补偿通道的基础上,设计如下所示的外环反馈控制通道:其中,r(t)为系统的参考输入,k1和k2是外环反馈控制增益。
2.如权利要求1所述的一种基于改进型ESO的运动控制系统扰动抑制方法,其特征在于:在外环反馈控制通道中,设计反馈控制器的带宽为ωc,从而得到外环反馈控制增益为:k2=2ωc。