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申请/专利权人：中国地质大学(武汉)

摘要：本发明涉及一种伺服控制系统及前馈控制器参数整定方法，包括：加减运算器、反馈控制器、前馈控制器、加法运算器、被控对象；加减运算器的输入端连接参考轨迹和被控对象的输出端，以确定轨迹跟踪误差并输出给反馈控制器；反馈控制器基于轨迹跟踪误差生成反馈控制信号；前馈控制器基于参考轨迹生成前馈控制信号；反馈控制器的输出端和前馈控制器的输出端连接加法运算器的输入端；加法运算器的输出端连接被控对象的输入端；前馈控制器参数根据参考轨迹和轨迹跟踪误差迭代优化，并在满足迭代终止条件时，停止迭代。上述伺服控制系统及前馈控制器参数整定方法无需建立被控对象的数学模型，可避免建模误差对伺服性能的制约。

主权项：1.一种前馈控制器参数整定方法，其特征在于：采用伺服控制系统执行，所述伺服控制系统包括加减运算器、反馈控制器C、前馈控制器F、加法运算器、被控对象P；所述加减运算器的输入端连接参考轨迹r和被控对象P的输出端；所述加减运算器的输出端连接反馈控制器C的输入端；所述前馈控制器F的输入端连接参考轨迹r；所述反馈控制器C的输出端和前馈控制器F的输出端连接加法运算器的输入端；所述加法运算器的输出端连接被控对象P的输入端；所述加减运算器获取参考轨迹r和被控对象输出的位置信号y，根据参考轨迹r和位置信号y的差值确定轨迹跟踪误差e，将轨迹跟踪误差e输入反馈控制器C；所述反馈控制器C基于轨迹跟踪误差e生成反馈控制信号uc；所述前馈控制器F基于参考轨迹r和前馈控制器参数ρ生成前馈控制信号uf；所述前馈控制器参数ρ根据参考轨迹r和轨迹跟踪误差e迭代优化，并在满足迭代终止条件时，停止迭代，所得前馈控制器参数为最优参数；所述加法运算器获取反馈控制器C输出的反馈控制信号uc和前馈控制器F输出的前馈控制信号uf，将反馈控制信号uc和前馈控制信号uf相加后得到总控制信号u，将总控制信号u输出至被控对象P；所述被控对象P接收到加法运算器输出总控制信号u后，输出位置信号y，将位置信号y反馈至加减运算器；包括以下步骤：前馈控制器参数优化目标函数J、前馈控制器参数化方法、前馈控制器参数迭代优化方法和迭代终止条件；所述前馈控制器参数优化目标函数J，根据伺服控制系统的实际控制需求确定，通过最小化所述前馈控制器参数优化目标函数J确定前馈控制器的最优参数；所述前馈控制器参数化方法，将前馈控制器F表示成关于有限个参数和基函数的数学表达式；所述前馈控制器参数迭代优化方法，根据参考轨迹r和轨迹跟踪误差e，估计目标函数J对前馈控制器参数r的一阶导数在rj处的取值进一步估计目标函数J对前馈控制器参数ρ的Hessian矩阵在ρj处取值的逆然后采用迭代优化方法更新前馈控制器参数ρ，直至满足迭代终止条件为止；所述前馈控制器参数优化目标函数J对前馈控制器参数ρ的一阶导数在ρj处的取值的估计方法为：将所述前馈控制器F对前馈控制器参数ρ的一阶导数与参考轨迹r的乘积记为Γ；将所述伺服控制系统的参考轨迹r设置为零，将轨迹跟踪误差ej进行逆序处理后增加到被控对象的输入端，记录被控对象输出端的位置信号y，对位置信号y进行逆序处理的结果记为Λj；-2ΓTΛj即为所述迭代终止条件是判断前馈控制器参数ρ是否停止迭代的依据，如满足迭代终止条件，则停止迭代，可认为前馈控制器参数优化目标函数J达到最小值，所得前馈控制器参数为最优参数；否则继续迭代，直至满足迭代终止条件为止。

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