第 34 卷第 1 期
2017 年 1 月
控 制 理 论 与 应 用
Control Theory & Applications
Vol. 34 No. 1
Jan. 2017
含含含输输输入入入死死死区区区系系系统统统的的的滤滤滤波波波误误误差差差初初初始始始修修修正正正迭迭迭代代代学学学习习习控控控制制制
DOI: 10.7641/CTA.2017.60161
严求真
1
, 孙明轩
2†
, 蔡建平
3
(1. 浙江水利水电学院 信息工程学院, 浙江 杭州 310018; 2. 浙江工业大学 信息工程学院, 浙江 杭州 310023;
3. 浙江水利水电学院 应用数学研究所, 浙江 杭州 310018)
摘要: 针对一类输入环节含死区非线性特性且误差初值非零的非参数不确定系统, 提出滤波误差初始修正学习
控制方案, 分别解决死区斜率下限可知与未知两种情形下的轨迹跟踪问题. 给出了两种修正滤波误差信号构造方
法, 并根据Lyapunov综合方法设计学习控制器, 采用鲁棒学习策略处理非参数不确定性和死区非线性特性. 经过足
够多次迭代后, 实现滤波误差在预设的作业区间也收敛于零. 文中所提出的控制方案, 具有构造简单与实施方便的
特点, 仿真结果表明了本文所提控制方法的有效性.
关键词: 死区; 迭代学习控制; 初值问题; 非参数不确定性; Lyapunov方法
中图分类号: TP273 文献标识码: A
Filtering-error rectified iterative learning control for
systems with input dead-zone
YAN Qiu-zhen
1
, SUN Ming-xuan
2†
, CAI Jian-ping
3
(1. College of Information Engineering, Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, Hangzhou Zhejiang 310018, China;
2. College of Information Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou Zhejiang 310023, China;
3. Institute of Applied Mathematics, Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, Hangzhou Zhejiang 310018, China)
Abstract: This paper presents the filtering-error rectified adaptive iterative learning control algorithms to tackle the
trajectory−tracking problem for a class of nonparametric uncertain systems with unknown input dead-zone, in the presence
of arbitrary initial states. To overcome the arbitrary initial states, two construction programs of the rectified filtering-error
are proposed. Two iterative learning controllers are designed by applying Lyapunov synthesis, suitable to the case that the
lower bound of the dead-zone’s slope is known and the case that it is unknown respectively, dealing with the nonparametric
uncertainties and the unknown dead-zone nonlinearity according to the robust learning strategy. As iteration increases, the
filtering error converges to zero on the specified interval. The rectified filtering-error signal can be simply constructed, and
the proposed learning control scheme, whose effectiveness is demonstrated in the presented numerical results, is easy for
implementation.
Key words: dead-zone; iterative learning control; initial condition problem; nonparametric uncertainties; Lyapunov
approach
1 引引引言言言(Introduction)
在伺服电机等实际系统的执行环节中, 常存在死
区非线性特性. 这种非线性特性的存在, 不仅降低了
系统的稳态精度, 还会损害系统瞬态性能, 严重时甚
至导致系统发散. 为确保闭环系统稳定以及实现精确
跟踪, 在设计控制器时必须采取措施对死区予以估计
和补偿. 因此, 研究死区非线性的处理问题是一项有
意义的工作.
若系统中含有的输入死区特性参数完全已知, 那
么通过简单的常数逆向补偿就可以直接在数值上完
全消除死区非线性对控制性能的影响. 但现实中的死
区非线性特性常系参数不可知, 故上述常数补偿方法
在设计控制系统时很难实施
[1]
. 为此, 人们尝试利用
自适应方法估计死区参数
[2–4]
, 并由此补偿死区非线
性. 利用死区的结构特点, 可将未知死区分解为两部
分, 其一为系统输入与未知常数的积, 另一部分被视
收稿日期: 2016−03−24; 录用日期: 2016−10−18.
†
通信作者. E-mail: mxsun@zjut.edu.cn.
本文责任编委: 王郸维.
国家自然科学基金项目(61374103, 61573320, 61573322), 浙江省公益技术应用研究项目(2016C32093, 2017C33155), 浙江省教育厅科研项目
(Y201635861)资助.
Supported by National Natural Science Foundation of China (61374103, 61573320, 61573322), Science and Technology Project of Zhejiang Pro-
vince (2016C32093, 2017C33155) and Scientific Research Project of Education Department of Zhejiang Province (Y201635861).