1.一种考虑含有外界扰动的远程伺服电机系统模型建立以及远程伺服电机系统跟踪算法,其特征在于,包括考虑外界扰动的远程伺服电机系统模型的建立、类状态观测器的设计、外界扰动的估计、事件触发机制的设计、反步跟踪控制器设计以及系统稳定性证明;
所述考虑外界扰动的远程伺服电机系统模型的建立包括具有扰动和非线性特征的伺服电机传动系统描述以及四阶伺服电机模型的建立;所述类状态观测器的设计,具体包括对类状态变量的设计;所述外界扰动的估计,具体包括利用类状态观测器的观测结果并结合超螺旋控制率实现对有界随机扰动的估计;所述事件触发机制的设计,具体包括通过设置固定阈值触发条件来实现事件触发机制;所述反步跟踪控制器设计,具体包括结合反步控制技术和滑模控制算法推导实现鲁棒跟踪控制的控制输入量;所述系统稳定性证明,包括从干扰估计误差收敛、事件触发的芝诺特性讨论以及基于反步的鲁棒跟踪算法收敛来分析;
系统中仅考虑电机齿轮以及从动齿轮的角速度状态变量的扰动,并且假设扰动d1,d2连续可微且其一阶、二阶导数有界,以电机齿轮和从动齿轮的齿轮角度及齿轮转速为状态变量建立四阶伺服电机模型,其中模型中的死区非线性特征描述为:其中K为刚度系数,R为软度系数;
所构建四阶伺服电机模型为:
且 其中x1代表
负载齿轮的角度、x2代表负载齿轮的角速度、x3代表电机齿轮的角度、x4代表电机齿轮的角速度,u为控制输入,x1表示系统的输出量,d1和d2为注入的外界扰动,N0代表伺服电机传动系统的减速比、K代表刚度系数、Jl、gl分别代表负载端的惯性力矩、粘滞摩擦系数,Jm、gm分别代表电机端的惯性力矩、粘滞摩擦系数,R为软度系数,用来代表系统所用非线性死区模型与传统不可导死区模型的近似程度,θ=x3‑N0x1,设计类状态观测器如下:
且 和 e1
(t)和e2(t)分别为状态变量x2,x4与其对应的类状态变量 之间的误差;
设置固定触发条件tk+1=inf{t>tk||e(t)|>Ω},其中tk+1为本次触发的时刻,tk为上一次触发的时刻,e(t)为实时控制输入与上一次触发时传输的控制输入信号的差值,Ω为固定触发阈值;
利用扰动预估值,结合反步控制技术不断迭代设计虚拟控制输入量Ψi以及各步骤的李雅普诺夫方程确保各阶段的选定状态变量收敛到虚拟控制输入值,在反步控制的最后阶段设计线性滑模面,同时引入阈值触发策略,进而得到真实的控制输入。