【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于信號(hào)跟蹤與處理領(lǐng)域，具體涉及一種線性-非線性跟蹤微分器反步控制方法。
技術(shù)介紹
1、反步控制作為一種經(jīng)典處理高階非線性系統(tǒng)控制問(wèn)題的方法，通過(guò)反向設(shè)計(jì)使控制標(biāo)量函數(shù)和控制器的設(shè)計(jì)過(guò)程系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，并且不存在抖振，得到了廣泛的應(yīng)用。在反步控制設(shè)計(jì)過(guò)程中，位置反饋信號(hào)、速度反饋信號(hào)等的品質(zhì)高低與否是提升控制精度的重點(diǎn)，這就與信號(hào)的濾波與微分存在關(guān)系。在大部分情況下，對(duì)系統(tǒng)位置信號(hào)、速度信號(hào)等的檢測(cè)都由各種位置傳感器、速度傳感器完成，但傳感器不僅會(huì)增加硬件成本以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，而且還存在噪聲干擾問(wèn)題。
2、根據(jù)位置信號(hào)采用數(shù)值微分法可以計(jì)算得到速度、加速度等一系列微分信號(hào)，傳統(tǒng)求取微分信號(hào)是采用差分方法來(lái)近似，但這種方法運(yùn)用在反步控制中就需要多次連續(xù)求導(dǎo)，極易導(dǎo)致“復(fù)雜性爆炸”問(wèn)題，并且在受到信號(hào)噪聲的影響時(shí)，會(huì)降低對(duì)信號(hào)微分的估計(jì)精度，進(jìn)而影響反步控制器的控制效果。
3、為了能夠達(dá)到抑制信號(hào)噪聲以及避免“復(fù)雜性爆炸”的目的，過(guò)去的研究通常采用濾波器與各類信號(hào)處理方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，如動(dòng)態(tài)面控制（dsc）、命令濾波反步控制和跟蹤微分器(tracking?differentiator，td)。dsc的主要特點(diǎn)是在反推設(shè)計(jì)過(guò)程中引入一階濾波器，以代替每個(gè)虛擬控制器設(shè)計(jì)步驟中的微分算子，然而，dsc方案沒(méi)有考慮濾波誤差對(duì)控制系統(tǒng)的影響；命令濾波的反步控制方法，在每一步引入虛擬輸入的二階濾波，然而濾波信號(hào)的瞬態(tài)性能不太好，并且當(dāng)輸入信號(hào)頻率變大時(shí)其微分過(guò)程的性能就會(huì)下降；跟蹤微分器能夠提高濾波信號(hào)的瞬態(tài)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提出了一種線性-非線性跟蹤微分器反步控制(backstepping?control?of?linear-nonlinear?tracking?differentiator?based?onrelu-2softsign-sigmoid?function，sl-ntdbsc)方法，基于relu-2softsign-sigmoid函數(shù)，通過(guò)使用具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、參數(shù)選擇方便、可以實(shí)現(xiàn)有效消除顫振、并且同時(shí)能夠兼顧信號(hào)收斂的快速性和穩(wěn)定性優(yōu)點(diǎn)的基于relu-2softsign-sigmoid激勵(lì)函數(shù)的線性-非線性跟蹤微分器來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)微分過(guò)程，使其和反步結(jié)合，避免“復(fù)雜性爆炸”的問(wèn)題，并且可以使其梯度消失得到緩解，進(jìn)一步會(huì)使跟蹤微分器提取微分的效果更佳，最終提高反步控制的軌跡跟蹤。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
3、一種線性-非線性跟蹤微分器反步控制方法，包括如下步驟：
4、步驟1、構(gòu)建基于relu-2softsign-sigmoid的激勵(lì)函數(shù)r2ss：
5、，
6、式中，為激勵(lì)函數(shù)r2ss的自變量，所述基于relu-2softsign-sigmoid的激勵(lì)函數(shù)在正半軸起作用的為線性單元，其導(dǎo)數(shù)始終為1；在負(fù)半軸起作用的形式為非線性函數(shù)，其導(dǎo)數(shù)在零點(diǎn)不存在突變，逐漸趨于0，e表示指數(shù)函數(shù)；
7、步驟2、基于構(gòu)建的激勵(lì)函數(shù)設(shè)計(jì)線性-非線性跟蹤微分器；
8、步驟3、使用基于線性-非線性跟蹤微分器代替在反步控制設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)的微分過(guò)程。
9、本專利技術(shù)的有益效果在于：
10、本專利技術(shù)使用基于relu-2softsign-sigmoid激勵(lì)函數(shù)的線性-非線性跟蹤微分器代替了傳統(tǒng)微分過(guò)程，并且可以提高濾波信號(hào)的瞬態(tài)性能以及在較高頻率下的微分性能；減少了參數(shù)數(shù)量，減輕了調(diào)參工作量負(fù)擔(dān)，并且同時(shí)兼顧信號(hào)收斂的快速性和穩(wěn)定性，使其梯度消失得到緩解，提取微分效果更佳，反步控制的軌跡跟蹤更加精準(zhǔn)。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種線性-非線性跟蹤微分器反步控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線性-非線性跟蹤微分器反步控制方法，其特征在于，所述步驟2中線性-非線性跟蹤微分器具體形式為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線性-非線性跟蹤微分器反步控制方法，其特征在于，所述步驟3使用基于線性-非線性跟蹤微分器代替在反步控制設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)的微分過(guò)程包括：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種線性-非線性跟蹤微分器反步控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線性-非線性跟蹤微分器反步控制方法，其特征在于，所述步驟2中線性-非線性跟蹤...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：繆禮，李嘉晨，段倩文，莊山林，鄧久強(qiáng)，毛耀，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。