【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机电系统抗干扰控制领域，尤其涉及一种基于级联嵌套型eid估计器的机电系统抗干扰控制方法。
技术介绍
1、机电系统在实际运行过程中，一方面，容易受到负载突变、力矩波动以及未知外部干扰的影响，降低系统的响应速度和控制精度；另一方面，由于传感器测量信号中可能包含噪声，例如随机噪声、乘性噪声、加性噪声等，限制了系统控制的带宽，尤其是当噪声被系统放大后，可能导致执行机构饱和以及振荡，淹没有效控制信号，造成机电系统的失控，降低系统的可靠性。
2、现有控制系统的设计，通常将负载突变、力矩波动、未知外部干扰等视为系统的总干扰，进而设计抗干扰控制方法，现有抗干扰控制方法可分为被动抗干扰和主动抗干扰两类方法，前者是通过提高系统控制器的鲁棒性来减小干扰对系统输出的影响，后者是通过主动获取或估计干扰的时域或频域特征等信息，构建反向补偿通道，实现干扰的抵消或补偿。近年来，主动抗干扰方法在机电系统中受到了广泛的关注和研究，其中，等价输入干扰(equivalent input disturbance,eid)方法由于其结构简单，易于实施，并且可以抑制匹配扰动和非匹配扰动，获得广泛应用。然而，该类方法现有设计方案存在噪声抑制和抗干扰两种性能无法同时兼顾的问题，即抗干扰带宽受限于传感器中测量信号的噪声，例如增加抗干扰控制的带宽，可以获得优异的抗干扰性能，但是测量信号中噪声会被放大，导致执行机构振荡，甚至损坏，影响系统的可靠性。现有方法为了避免系统噪声被放大，主要采用减小抗干扰控制的带宽，损失部分抗干扰性能，属于一种折中的方式。因此，在机
技术实现思路
1、现有技术中通过改变eid估计器的带宽来提高系统的抗干扰性能，但是当测量信号中存在噪声时，高带宽会导致噪声被放大，输入到系统中，导致执行机构振荡，甚至引起系统不稳定的问题，为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于级联嵌套型eid估计器的机电系统抗干扰控制方法，尤其是针对机电系统受测量噪声和外界未知干扰下的抗干扰方法，该方法主要包括：
2、s1：建立在外界干扰和测量噪声下机电系统的状态方程；
3、s2：根据步骤s1中建立的状态方程，设计多个具有不同控制输入的状态观测器，用于嵌套观测机电系统的状态；
4、s3：在设计多个状态观测器的基础上，设计多个具有级联嵌套结构的eid估计器，用于嵌套估计外界干扰；并在每一级eid估计器中设计低通滤波器，用于滤除干扰估计值中的噪声；
5、s4：根据每一级eid估计器输出的干扰估计值，设计干扰补偿策略，生成多级复合控制输入，用于抑制干扰对机电系统的影响。
6、进一步地，步骤s1中，建立的状态方程为：
7、
8、其中，是机电系统状态的导数，x(t)是机电系统的状态，u(t)是机电系统的复合控制输入，y(t)是机电系统的输出，yo(t)是机电系统输出的测量值，d(t)是外界干扰，ξ(t)是测量噪声，a,b,c是机电系统参数矩阵，bd为干扰通道参数。
9、进一步地，步骤s2中，设计的多个具有不同控制输入的状态观测器为：
10、
11、其中，表示第一级状态观测值的导数，为第一级状态观测值，u1(t)是第一级状态观测器的控制输入，l1是第一级状态观测器的增益，表示第二级状态观测值的导数，为第二级状态观测值，u2(t)是第二级状态观测器的控制输入，l2是第二级状态观测器的增益，以此类推，表示第n级状态观测值的导数，为第n级状态观测值，un(t)是第n级状态观测器的控制输入，ln是第n级状态观测器的增益，n为大于1的正整数。
12、进一步地，步骤s3中，设计的多个具有级联嵌套结构的eid估计器如下：
13、第一级eid估计器：
14、
15、第二级eid估计器：
16、
17、以此类推，第n级eid估计器：
18、
19、其中，分别是第一级、第二级、……、第n级eid估计器的干扰观测值，b+＝(btb)-1bt，un-1(t)是第n-1级状态观测器的控制输入。
20、进一步地，步骤s3中，在每一级eid估计器中设计的低通滤波器如下：
21、第一级eid估计器中的低通滤波器f1(s)为：
22、
23、将干扰观测值输入到f1(s)中，滤波器f1(s)的输出为干扰估计值：
24、
25、第二级eid估计器中的低通滤波器f2(s)为：
26、
27、将干扰观测值输入到f2(s)中，滤波器f2(s)的输出为干扰估计值：
28、
29、以此类推，第n级eid估计器中的低通滤波器fn(s)为：
30、
31、将干扰观测值输入到fn(s)中，滤波器fn(s)的输出为干扰估计值：
32、
33、其中，t1,t2,…tn分别是第一级、第二级、……、第n级滤波器的时间常数，分别是干扰观测值的拉式变换。
34、进一步地，步骤s4中，设计的干扰补偿策略，生成的复合控制输入为：
35、
36、其中，un(t)是第n级状态观测器的控制输入，u(t)是机电系统的复合控制输入。
37、进一步地，第n级状态观测器的控制输入un(t)为：
38、
39、其中，k是反馈控制增益。
40、一种存储设备，所述存储设备存储指令及数据用于实现一种基于级联嵌套型eid估计器的机电系统抗干扰控制方法。
41、一种基于级联型eid估计器的机电系统抗干扰控制设备，包括：处理器及所述存储设备；所述处理器加载并执行所述存储设备中的指令及数据用于实现一种基于级联嵌套型eid估计器的机电系统抗干扰控制方法。
42、本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：现有技术中通过改变eid估计器的带宽来提高系统的抗干扰性能，但是当测量信号中存在噪声时，高带宽会导致噪声被放大，输入到系统中，导致执行机构振荡，甚至引起系统不稳定的问题，针对上述问题，本专利技术提出了一种级联嵌套型eid估计器的机电系统抗干扰控制方法，设计多级状态观测器和多级eid估计器，并采用一种独特的嵌套结构，递进估计系统状态和外界干扰，基于外界干扰的多级估计值，设计复合补偿策略，生成多级控制输入，并分别作为多级状态观测器的控制输入，同时，每一级干扰估计值的计算，不仅使用同一级的状态观测值和控制输入，而且使用前一级的控制输入，形成一种特殊的级联嵌套结构，从而可以在较低的带宽下，获得较高干扰估计精度，同时避免对测量噪声的放大，基于干扰的多级估计值，设计干扰补偿策略，实现高精度的干扰补偿，有效地抑制干扰对机电系统的影响，提高了机电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于级联嵌套型EID估计器的机电系统抗干扰控制方法，其特征在于：包括：
2.如权利要求1所述的一种基于级联嵌套型EID估计器的机电系统抗干扰控制方法，其特征在于：步骤S1中，建立的状态方程为：
3.如权利要求2所述的一种基于级联嵌套型EID估计器的机电系统抗干扰控制方法，其特征在于：步骤S2中，设计的多个具有不同控制输入的状态观测器为：
4.如权利要求3所述的一种基于级联嵌套型EID估计器的机电系统抗干扰控制方法，其特征在于：步骤S3中，设计的多个具有级联嵌套结构的EID估计器如下：
5.如权利要求4所述的一种基于级联嵌套型EID估计器的机电系统抗干扰控制方法，其特征在于：步骤S3中，在每一级EID估计器中设计的低通滤波器如下：
6.如权利要求5所述的一种基于级联嵌套型EID估计器的机电系统抗干扰控制方法，其特征在于：步骤S4中，设计干扰补偿策略，生成的复合控制输入为：
7.如权利要求6所述的一种基于级联嵌套型EID估计器的机电系统抗干扰控制方法，其特征在于：第n级状态观测器的控制输入un(t)为：<...
【技术特征摘要】
1.一种基于级联嵌套型eid估计器的机电系统抗干扰控制方法，其特征在于：包括：
2.如权利要求1所述的一种基于级联嵌套型eid估计器的机电系统抗干扰控制方法，其特征在于：步骤s1中，建立的状态方程为：
3.如权利要求2所述的一种基于级联嵌套型eid估计器的机电系统抗干扰控制方法，其特征在于：步骤s2中，设计的多个具有不同控制输入的状态观测器为：
4.如权利要求3所述的一种基于级联嵌套型eid估计器的机电系统抗干扰控制方法，其特征在于：步骤s3中，设计的多个具有级联嵌套结构的eid估计器如下：
5.如权利要求4所述的一种基于级联嵌套型eid估计器的机电系统抗干扰控制方法，其特征在于：步骤s3中，在每一级eid估计器中设计的低通滤波器如下：
【专利技术属性】
技术研发人员：杜友武，杨涛，陈家豪，李博，朱二琳，方明星，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：
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