宏观微观复合定位互联系统分散式量化跟踪控制方法

本发明属宏观微观复合定位互联系统分散控制领域，具体涉及互联系统在输入量化的情况下的自适应跟踪控制方法。

背景技术：

1、随着微电子制造业的快速发展，对微电子封装制造设备的性能要求越来越高。宏观微观复合定位互联系统由于具有高速、大行程、高精度定位等优点，在光学工程、精密工程、微纳制造、半导体制造业、微电子制造工程等各个领域得到了广泛的应用。宏观微观复合定位互联系统的定位过程由高速宏动和高精度微动组成，分别由音圈电机和压电致动器实现。

2、近年来，对宏观微观复合定位互联系统的控制方法研究已经取得了巨大成就，但仍然存在一些问题

3、(1)对宏观微观复合定位互联系统的输出约束问题的研究还不够完善，尤其是在考虑量化输入的条件下采用反演控制策略的情况几乎鲜有成果。

4、(2)现有文献对宏观微观复合定位互联系统研究的大多是基于线性系统的鲁棒控制方案，而对非线性系统的自适应量化控制的研究很少，设计采用滞后量化器的非线性系统自适应控制器是本发明的动力。

技术实现思路

1、本发明研究了宏观微观复合定位互联系统的快速减振问题，将宏观微观复合定位互联系统建模为非严格反馈互联非线性系统，解决了输入量化带来的困难，设计了一种新的自适应控制方案，无需估计量化器参数和时变有效因子的下界。再结合反演控制技术，设计出最终的控制器。

2、为了实现上述目的，本发明提出宏观微观复合定位互联系统分散式量化跟踪控制方法，通过以下步骤实现：

3、步骤一、考虑宏观微观复合定位互联系统的运动过程，其动力学可描述为

4、

5、

6、其中，u1为来自音圈电机的宏观运动驱动力，u2为压电致动器作用在工作台上的减振力；m1为音圈电机轴的质量，m2为专业结构的总质量，包括工作台和压电致动器；k1为音圈电机轴的刚度系数，k2为弹簧单元的刚度系数；c1为音圈电机轴的阻尼系数，c2为弹簧单元的阻尼系数；μ为工作台与导轨间的粘度系数。音圈电机轴和工作台的位移分别为z1和z2。

7、将上述系统转化为

8、

9、

10、

11、

12、其中i＝1，2。和表示由建模误差和外界环境干扰所引起的未知非线性扰动。

13、上述系统进一步转为如下形式

14、

15、

16、yi＝xi，1，i＝1，2

17、其中ui∈r，和yi∈r分别是子系统的状态，控制输入和输出，是已知常数，未知非线性函数以及互联项

18、步骤二、设计如下滞后量化器

19、

20、其中up＝ρ(1-p)umin，p＝1，2，...，δ＝[(1-ρ)/(1+ρ)]，umin＞0，0＜ρ＜1。参数umin表示q(u)的死区范围，参数ρ可以看作量化密度的刻度。q-(t)为时刻t前q的最新值，并且q-(0)＝0。q(u(t))在集合u＝{0，±up，±(1+δ)up}，p＝1，2，...之中。

21、控制输入在经过迟滞量化器后，实际控制输入公式如下

22、q(u(t))＝a(u)u(t)+c(u)

23、其中

24、

25、结合误差变换的思想，定义跟踪误差

26、zi，1(t)＝υi(t)

27、zi，2(t)＝xi，2-αi，1，i＝1，2

28、其中

29、

30、γ(t)i＝(ei(t)/pi(t))

31、

32、其中是常数，pi(t)＝(pi0-pi∞)e-λt+pi∞，λ＞0，pi0＞o，pi∞＞0。

33、qi(t)是光滑严格递增函数，为获得跟踪误差的期望性能，利用误差变换技术得到等效的无约束跟踪误差行为如下

34、ei(t)＝pi(t)qi(υi(t))

35、由上述可得

36、

37、其中

38、步骤三、根据步骤二的跟踪误差方程，运用反演控制技术，设计虚拟控制律α1，i

39、

40、其中自适应参数更新律ci，1＞0，yi，r为参考信号。

41、步骤四、根据步骤二的跟踪误差方程，运用反演控制技术，设计出实际控制器ui(t)

42、

43、其中自适应参数更新律

44、本发明与现有技术相比有以下优点为

45、(1)宏观微观复合定位互联系统中，现有文献对于量化器参数和有效性因子的处理都需要估计出下界来设计控制器，并且控制器需要量化器参数信息，本发明提出了一种不需要估计下界的新型控制方案，使得控制器独立于量化器的参数，并允许他们自由改变。

46、(2)本发明引入了可描述性能函数解决了宏观微观复合定位互联系统的输出约束问题，有效的提高了宏观微观复合定位互联系统的闭环控制性能。

技术特征：

1.宏观微观复合定位互联系统分散式量化跟踪控制方法，其特征在于包含以下步骤：

2.根据权利要求书1中的步骤一，针对宏观微观复合定位互联系统，其动力学可描述为如下形式：

3.根据权利要求书1中的步骤二，针对权利要求书2中的宏观微观复合定位互联系统模型，本发明引入了滞后量化器，并给出实际控制输入公式。滞后量化器如下形式：

4.根据权利要求书1中的步骤三和权利要求书2中的宏观微观复合定位互联系统模型，运用反演控制技术，设计出自适应参数更新律和虚拟控制器αi，1。

5.根据权利要求书1中的步骤四和权利要求书4中的虚拟控制器，运用反演控制技术，设计出自适应参数更新律和实际控制器ui(t)。

技术总结
本发明研究了宏观微观复合定位台的快速减振问题，将宏观微观复合定位系统建模为非严格反馈互联非线性系统，解决了输入量化带来的困难，并设计了一种新的自适应控制方案，无需估计量化器参数和时变有效因子的下界。再结合反演控制技术，设计出最终的控制器。本发明提出了一种不需要估计下界的新型控制方案，使得控制器独立于量化器的参数，并允许他们自由改变。同时本发明引入了可描述性能函数来解决输出约束问题。通过实际应用的系统仿真研究，验证了该发明控制方案的实用性和有效性。

技术研发人员：高志峰,王克,钱默抒,史建涛,赵静,王邢波
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23