扩张状态观测器构成的自抗扰控制器

串联型扩张状态观测器构成的自抗扰控制器

张荣重庆大学工商管理学院

韩京清

中国科学院系统科学研究所

摘要利用自抗扰控制器控制阶对象需要调整扩张状态观测器的个参数结构和参数相同的个二阶扩张状态观测器串联而成的串联型扩张状态观测器具有阶扩张状态观测器的功能用其构成的自抗扰控制器参数易于调整便于工程应用

关键词自抗扰控制器扩张状态观测器不确定系统

分类号

引言

自抗扰控制器在被控对象阶数小于时根据对象模型的变化范围适当调整控制器参数会取得较好的控制效果但当对象阶数大于时要调出一组满意的控制器参数并非易事调整

参数关键是调整其中的扩张状态观测器的参数的作用本质上是由对象输出观测出其各阶导数根据对象输出要获得其阶的各阶导数按原结构需建立阶并调出

个参数这可按如下方法实现取建立以对象输出作输入的阶和其阶导数作输入的阶来共同完成即把高阶分解成低阶的串联来实现低阶串联所成的总阶数比原来高但每个低阶参数的调整较容易从而给总体调整带来了便利

文献分析了二阶的误差估计和参数调整的一般规律本文用此结果把中的阶用个相同参数的二阶的串联来代替从而将中个参数的调整简化为两个参数的调整对高阶受控对象的仿真研究表明该方法是十分有效的

串联型扩张状态观测器构成的

自抗扰控制器

控制阶不确定对象

的原由如下部分组成

由参考输入安排过渡过程并提取其各阶导数的阶跟踪微分器

由对象输出提取其各阶导数及系统扰动总

国家自然科学基金项目和国家攀登计划项目

收稿修回

第卷第期控制与决策年月

和量的阶

由这两组导数之差及扰动总和量的估计值来产生控制量的函数发生器

欲使很好地工作关键是根据对象的一定特性调好阶原方程为

在函数已确定的情况下需要调整参数但是当

时欲调好并非易事

如果用个具有同一参数的二阶串联型方程

代替阶式时如何选择其参数对系统的状态变量记

我们希望中的能跟踪

而能估计出系统扰动的总和作用则经适当近似处理后可得误差

所满足的方程

这里每个二阶系统

其结构参数相同且相互独立只有不确定项有所不同现假定这些不确定量的变化范围有限由常数所限定即

文献对形如的二阶方程

进行了误差分析其稳态误差主要由决定而进一步缩小误差的办法是扩大不等式

为此在中让扩大使不等式

就能使误差满足跟踪要求这样就把中调整个参数的难题简化成调整中的两个参数的问题为的实用化带来极大便利

仿真例子

现给出个二阶串联型和个二阶

串联型所构成的分别控制三阶和四阶被控对象的仿真例子若按原仿真中需调整的参数分别是个和个而采用串联型构成的需调整的参数均减少为个这样就大大降低了调整参数的难度

例三阶被控对象为

图例仿真结果

第卷第期张荣等串联型扩张状态观测器构成的自抗扰控制器

其阶跃响应仿真结果如图所示

例四阶被控对象为

其仿真结果如图所示

图例仿真结果

这两个例子中是方波外扰串联型的每个二阶子系统的参数都取图中是安排的过渡过程是实际响应是控制量是对象右端除以外的扰动总和量而是扰动总和量的估计几乎重合

结语

高阶结构中所含高阶的参数是较难调整的为此本文提出了用低阶串联型代替高阶的方法该方法尽管提高了的阶数但对参数调整却带来了极大方便并且用串联型改造的控制高阶对象仍十分有效

参考文献

韩京清一类不确定对象的扩张状态观测器控制与决策

韩京清张荣二阶扩张状态观测器的误差分析系统科学与数学

见控制理论及其应用年会论文集宁波

作者简介

张荣男年生年于中国科学院系统科学研究所获系统理论博士学位现于重庆大学技术经济与管理博士后流动站工作主要研究领域为控制系统的非线性设计混沌理论

韩京清见本刊年第卷第期第页

控制与决策年

串联型扩张状态观测器构成的自抗扰控制器

作者：张荣， 韩京清

作者单位：张荣(重庆大学工商管理学院,400044)， 韩京清(中国科学院系统科学研究所)

刊名：

控制与决策

英文刊名：CONTROL AND DECISION

年，卷(期)：2000,15(1)

被引用次数：19次

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本文链接：/Periodical_kzyjc200001034.aspx