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龙图腾网获悉中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所申请的专利一种基于状态预测器的高动态漏斗控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115580188B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-14发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211044008.9，技术领域涉及：H02P21/00；该发明授权一种基于状态预测器的高动态漏斗控制方法是由王敏林;董雪明;杜美林设计研发完成，并于2022-08-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于状态预测器的高动态漏斗控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开的一种基于状态预测器的高动态漏斗控制方法，属于机电控制技术领域。本发明主要分为以下三部分，首先设计微分跟踪器对高动态离心机系统的动态过程进行安排，平滑跟踪目标曲线，防止高动态离心机系统出现过大超调，实现系统动态过程的平滑过渡，并且降低后续控制器的控制难度；其次设计自适应漏斗控制器，结构更加简便并且是非奇异的，保证跟踪误差动态和稳态响应均被限制在给定的漏斗边界内，提高系统的动态响应，降低超调量和调节时间；最后采用状态预测器对自适应控制过程进行调节，起到加快收敛速度和平滑收敛曲线的作用。本发明能够在高动态、大g值、高升降率条件下，提高离心机系统的动态性能，实现精密离心机系统的精确控制。

本发明授权一种基于状态预测器的高动态漏斗控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于状态预测器的高动态漏斗控制方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤一：分析高动态离心机系统的摩擦非线性，建立高动态离心机系统模型； 采用连续可微的模型来表示摩擦非线性，即 其中α1,α2,α3,β1,β2,β3为正常数，为系统转速；该连续可微模型1包含静态摩擦特性和滑动摩擦特性，并且适合于光滑控制律的设计； 首先对精密离心机系统进行建模，将其等效为电机驱动系统，则电机模型可以表示为： 式中，q为离心机转角；为离心机转速；J为转动惯量；Ra为电枢回路电阻；u为控制信号；Tf,Td,Tm为摩擦力矩、外部干扰力矩和驱动力矩；La为电枢绕组总电感；ia为电枢绕组电流；KT是机电转换常数；KE是反电动势常数； 在实际系统中，由于LaRa非常小，电流的微分diadt接近于零；定义如下系统变量则式2的状态空间表达式为： 其中K1＝KTRa,K2＝KTKERa为正常数， 步骤二：设计微分跟踪器，实现调节系统的动态过程，平滑跟踪目标曲线，防止系统出现过大超调的目的； 针对高动态离心机系统动态过程中易出现的过大超调问题，采用跟踪微分器来安排参考指令的过渡过程； 设离心机转角设定值为yd，则过渡过程可由跟踪微分器TD实现，跟踪微分器设计如下： 其中 其中y＝v1-yd+hv2；h为系统采样步长；r0为速度因子；v1,v2为跟踪微分器输出；a,y为系统变量；d,r为可调参数； 根据跟踪微分器的设计原理，通过调节参数r0来安排过渡过程的快慢和超调量，并且通过调节h实现对跟踪信号中噪声的滤波； 步骤三：设计自适应漏斗控制器，保证系统的跟踪误差动态和稳态响应均被限制在给定的漏斗边界内； 基于微分跟踪器输出的新参考指令，设计自适应漏斗控制器，保证系统的跟踪误差动态和稳态响应均被限制在给定的漏斗边界内； 首先采用dt表示漏斗边界和误差的欧式距离如下 其中为漏斗函数，et为跟踪误差； 漏斗边界是由任意选择的、连续的、正向函数倒数决定，即因此，漏斗函数定义为 从式6能够看出，误差初始值et0被包含在漏斗边界内，随着时间的增加，et同样一直包含在漏斗边界内；因此，在漏斗控制中的控制增益τt设计为 因此，当跟踪误差et靠近边界零时，要增加控制增益τt；相反，当跟踪误差et超出边界要相应减少控制增益τt； 基于漏斗函数6，设计自适应漏斗控制器如下： 定义如下的误差变量： 其中v1为跟踪微分器的输出，α为虚拟控制量，是漏斗性能函数，其参数需满足初始条件 则系统虚拟的控制信号和实际的控制信号设计为： 其中c1,c2为正常数，v2为跟踪微分器输出，为w的估计值； 的自适应律设计为 其中σ＞0为调节系数，Γ为正定矩阵； 采用状态预测器对自适应控制过程进行调节，起到加快收敛速度和平滑收敛曲线的作用； 步骤四：在步骤三得到的自适应律中增加状态预测器，利用预测误差和跟踪误差来共同调节自适应律，在高动态、大g值、高升降率条件下，提高离心机系统的动态性能，实现精密离心机系统的精确控制； 设计状态预测器为如下形式： 其中l1,l2为正常数，为x1,x2的预测状态，为状态预测误差； 则根据状态预测器，参数自适应律10调整为 将所设计的状态预测器引入到自适应漏斗控制器中，仍然能够保证系统的稳定性，并且能够避免系统信号的高频震荡、加快自适应参数的收敛速率以及平滑逼近曲线，在高动态、大g值、高升降率条件下，提高离心机系统的动态性能，实现精密离心机系统的精确控制。

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