如今，數(shù)字控制器被廣泛應(yīng)用于閉環(huán)控制系統(tǒng)中，如自動(dòng)飛機(jī)著陸系統(tǒng)，伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制以及機(jī)械手控制系統(tǒng)等[1]。若數(shù)字控制器的采樣率較高，閉環(huán)控制系統(tǒng)可視為連續(xù)體系。在高精度運(yùn)動(dòng)的數(shù)字控制器中，采樣率是固定的并可能低至1kHz[2]。如果設(shè)置控制器的參數(shù)采樣率過低，那么閉環(huán)控制系統(tǒng)可能會(huì)變得不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致振動(dòng)。

　　【摘要】針對低采樣率閉環(huán)控制系統(tǒng)中的非線性環(huán)節(jié)引起的摩擦和飽和等振動(dòng)，提出了一種振動(dòng)抑制方法。振動(dòng)是指系統(tǒng)產(chǎn)生極限環(huán)，造成了一系列持續(xù)振蕩。振動(dòng)補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)基于圓判據(jù)基礎(chǔ)之上，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過和普通PI控制器相比較，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的振動(dòng)補(bǔ)償器的有效性。

　　【關(guān)鍵詞】低采樣率,控制系統(tǒng),PI控制器,振動(dòng)補(bǔ)償器

　　1.引言

　　在振動(dòng)抑制方面，很多學(xué)者將振動(dòng)的抑制策略主要從控制方法角度考慮，這是由于系統(tǒng)中的不確定性、非線性等因素影響而使控制器在控制過程中振動(dòng)抑制性能下降所致。針對伺服系統(tǒng)的振動(dòng)問題，國內(nèi)專家學(xué)者們提出了很多抑制方法，如PI/PID控制[3，4]，IIR濾波器控制[5]和加速度觀測器[6]等。

　　本文在分析閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)之上，提出了低采樣率控制系統(tǒng)的振動(dòng)抑制方法，該方案與PI控制器結(jié)合使用，構(gòu)成了一個(gè)振動(dòng)補(bǔ)償器。本文對閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和提出的振動(dòng)抑制方法進(jìn)行了研究，并通過MATLAB仿真平臺(tái)驗(yàn)證了該方法的有效性。

　　2.控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

　　3.振動(dòng)補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)

　　圖2是含振動(dòng)補(bǔ)償?shù)腜I控制器的控制框圖。在圖2中，e代表輸入信號，u表示PI控制器的輸出信號，KP、KI分別為PI控制器的比例系數(shù)和積分系數(shù)，Ks是增益的最大值，Ka是自適應(yīng)增益參數(shù)，它決定了補(bǔ)償策略的收斂速率。h是提出的策略的補(bǔ)償信號。在圖2中，振動(dòng)抑制策略包含了一個(gè)死區(qū)功能。當(dāng)或，h就非零。如果u的大小超出e與Ks乘積的絕對值，h就用來抵消e，從而使得u保持在上限內(nèi)。

　　5.結(jié)論

　　本文針對低采樣率控制系統(tǒng)因摩擦和飽和等因素造成的振動(dòng)，提出了一種振動(dòng)抑制方法。在對閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)之上，將該方法與PI控制器結(jié)合使用，所構(gòu)成的振動(dòng)補(bǔ)償器可以不考慮賦給PI控制器的參數(shù)值。仿真結(jié)果表明，提出的振動(dòng)抑制方法能有效抑制控制系統(tǒng)的振動(dòng)。

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