自抗擾控制器的優(yōu)化設(shè)計與應(yīng)用.pdf

1、自抗擾控制器是一種不依賴于被控對象模型的非線性控制器,其控制方法是通過非線性擴張狀態(tài)觀測器觀測不確定時變擾動并進行補償,進而使用非線性PD控制器進行閉環(huán)控制,整體控制結(jié)構(gòu)有較強的抗擾性能和魯棒性。但是,自抗擾控制器參數(shù)較多,整定復(fù)雜,穩(wěn)定性不易保證,控制性能和參數(shù)間的關(guān)系不夠明確等一系列問題限制了自抗擾控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用。因此本文以提升自抗擾控制器性能為目的,對自抗擾控制器各組成部分進行了深入分析,并給出了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計方法,具體內(nèi)容包

2、括以下幾部分:
　　首先,以三階非線性擴張狀態(tài)觀測器為主要分析對象,根據(jù)非線性函數(shù)的特點,構(gòu)造了特殊形式的Lyapunov函數(shù)矩陣,推導(dǎo)得出了擴張狀態(tài)觀測器漸近穩(wěn)定的一個充分條件,并通過仿真進行了驗證;在此基礎(chǔ)上,采用系數(shù)凍結(jié)法和極點配置方法對擴張狀態(tài)觀測器的頻帶進行了拓展。深入分析了配置后的極點隨非線性系數(shù)的變化規(guī)律,進而提出了一種保證擾動觀測帶寬受系統(tǒng)狀態(tài)變化影響最小的參數(shù)優(yōu)化配置方法。對比仿真充分說明了這種參數(shù)配置方法的有效

3、性和優(yōu)越性.
　　然后,對自抗擾控制所使用的非線性反饋函數(shù)特點進行了分析,提出了提高其控制能力的改進方法;對改進后非線性PD控制器的穩(wěn)定性進行了分析,給出了其在Lyapunov意義下穩(wěn)定的判定條件。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)用極點配置給出了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計方法;最終對各組成部分設(shè)計方法進行了總結(jié),給出了一套完整的自抗擾控制器優(yōu)化設(shè)計方法和步驟。
　　最后,研究了所提出的優(yōu)化設(shè)計方法在伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用問題。建立同步交流電機伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,