基于等价输入干扰补偿的时滞重复控制系统扰动抑制设计.pdf

摘要

摘要

重复控制系统是内部带有时滞的系统，通过在闭环系统内构造出任意周期

为信号的内模1/(−1)，使其能够准确地跟踪周期性输入或抑制周期性扰

动信号。因此，重复控制系统在电力系统、机器人系统、汽车系统和电机系统

等领域受到越来越广泛的应用。由于系统外部未知干扰的存在，使重复控制系

统测量输出对周期参考输入的跟踪性能降低，产生较大的跟踪误差，这会对系

统产生不利影响。因此，针对时滞重复控制系统，开展外部未知扰动的抑制研

究具有重要的实际意义和理论价值。

本文在周期干扰和非周期干扰影响下，针对时滞重复控制系统，研究了其

稳定性分析和干扰抑制问题。利用等价输入扰动(EquivalentInputDisturbance,

EID)方法估计出一个等价的干扰，用于更新控制输入信号并补偿外部扰动对系

统的影响；设计重复控制器以保证测量输出对周期参考信号的高精度跟踪；提

出基于事件触发的时滞重复控制系统扰动抑制策略，保证系统的稳定并降低通

信资源损耗。本文的研究内容如下：

首先，针对带有未知扰动的时滞重复控制系统，研究周期参考输入跟踪和

未知扰动抑制问题。在外部环境存在未知扰动影响的情况下，采用EID的方法，

估计出一个等价的扰动，并在输入通道处进行补偿来抵消未知扰动对系统的影

响，从而达到对未知扰动抑制的效果。为了提高干扰估计的精度，采用滑模观

测器来观测系统的状态并估计等价的扰动。利用线性矩阵不等式推导出保证系

统有限时间稳定性的充分条件，并设计控制器增益和观测器增益。数值仿真验

证了所提出方案的有效性。

然后，研究基于事件触发的时滞重复控制系统扰动抑制问题。为降低通信

资源损耗，在状态反馈通道添加事件触发装置，通过设计的触发条件，判定是

否满足触发条件来更新信号传输。如果满足触发条件，传输信号将更新并通过

零阶保持器保持不变，有效节省系统的通信资源。通过定义的估计误差，将系

统建模为一个状态时滞的增广闭环系统，获得保证系统李雅普诺夫稳定的充分

条件。数值仿真验证了所提出方案的有效性。

最后，总结了本文所做的主要工作，指出当前基于EID的重复控制系统研

究存在的问题以及未来发展趋势，并对今后的研究工作进行展望。

关键词：干扰抑制等效输入干扰重复控制状态时滞事件触发

I

Abstract

Abstract

Repetitivecontrolsystemsaresystemswithinternaltimedelaysthatenable

accuratetrackingofperiodicinputsorsuppressionofperiodicdisturbancesignalsby

constructinganinternalmode1/(−1)withintheclosed-loopsystemforsignalsof

arbitraryperiod.Asaresult,repetitivecontrolsystemsareincreasinglyusedinareas

suchaspowersystems,roboticsystems,automotivesystems,andmotorsystems.In

addition,thepresenceofunknowndisturbancesexternaltothesystemdegradesthe

trackingperformanceofthemeasurementoutputoftherepetitivecontrolsystemtothe

periodicreferenceinputandgenerateslargetrackingerrors,whichcansometimeshave

acatastrophici