基于頻域指標(biāo)的擴(kuò)張狀態(tài)觀測器參數(shù)配置方法及應(yīng)用研究.pdf

1、自抗擾控制器是不以控制對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的控制方法，其主要控制思想是利用擴(kuò)張狀態(tài)觀測器（ESO）來觀測并且補(bǔ)償除了串聯(lián)積分環(huán)節(jié)以外的其他的總擾動(dòng)，從而使控制系統(tǒng)整體具有較強(qiáng)的魯棒性。但是，若要達(dá)到這樣的控制目標(biāo)，必須對(duì)擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，使其獲得更好的觀測能力。由于應(yīng)用了特殊的非線性函數(shù)，擴(kuò)張狀態(tài)觀測器參數(shù)與其性能之間的關(guān)系并不直觀，其參數(shù)配置問題十分復(fù)雜。本文以提升擴(kuò)張狀態(tài)觀測器性能為目標(biāo)，從頻域角度出發(fā)，對(duì)擴(kuò)張

2、狀態(tài)觀測器參數(shù)與其頻率特性的關(guān)系進(jìn)行了分析，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的參數(shù)配置方法，具體內(nèi)容包括以下幾部分。
　　首先，針對(duì)傳統(tǒng)的三階擴(kuò)張狀態(tài)觀測器，推導(dǎo)了系統(tǒng)總擾動(dòng)到觀測器輸出的傳遞函數(shù)，在給出了一般形式的頻域性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)傳遞函數(shù)的幅頻和相頻特性函數(shù)的單調(diào)性分析，分三種情況給出了滿足給定頻域指標(biāo)要求的三階線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的參數(shù)配置方法。然后，利用參數(shù)凍結(jié)法，進(jìn)一步給出了一般三階非線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的參數(shù)配置方法，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)

3、證。
　　其次，從減少擴(kuò)張狀態(tài)觀測器補(bǔ)償量和提高控制系統(tǒng)性能角度出發(fā)，考慮被控對(duì)象標(biāo)稱模型可用的情況，對(duì)傳統(tǒng)擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了基于一般二階系統(tǒng)的改進(jìn)型擴(kuò)張狀態(tài)觀測器。在此基礎(chǔ)上，通過公式變換，給出了基于頻域性能指標(biāo)的改進(jìn)型擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的參數(shù)配置方法，并對(duì)其有效性進(jìn)行了對(duì)比仿真驗(yàn)證。
　　最后，考慮到自抗擾控制器所采用的非線性PD控制器的頻帶拓展能力有限，提出了將擴(kuò)張狀態(tài)觀測器與串聯(lián)校正、前饋控制相結(jié)