基于广义状态观测器的广义系统稳定性分析

对于同时具有时延和数据包丢失的正则无脉冲且能检的广义网络控制系统,在传感器采用时钟驱动及控制器和执行器采用事件驱动的条件下,假设传输时延小于一个采样周期且网络中的数据包丢失率一定的情况下,将该系统建模为异步动态系统.同时由于状态观测器能够保持系统的结构性,因此在给定原系统状态反馈控制器的前提下,利用广义李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式方法验证观测器系统的指数稳定性.最后仿真实例证明了该方法的有效性.

带广义扩张状态观测器的柔性滚珠丝杠进给系统LQR控制

为了改善滚珠丝杠进给系统的跟踪性能,采用了带广义扩张状态观测器(GESO)的线性二次型调节器(LQR)进行控制.首先,针对具有轴向振动特性的滚珠丝杠进给系统建立了二自由度质量模型状态方程及传递函数;其次,根据模型的状态方程设计了系统的LQR控制器,为了消除系统受到的外部干扰和反馈中存在噪声影响设计了广义状态观测器;最后,通过仿真和对比试验对设计的控制器性能进行验证.仿真及对比试验结果表明,所设计的带GESO的LQR控制器具有较高的跟踪精度,对于外部干扰和反馈噪声具有抑制作用,能够保证进给系统的鲁棒性.

基于广义扩张状态观测器的移动机器人轨迹跟踪控制

针对复杂环境下轮式移动机器人(WMR)工作时受参数不确定性以及未知外部扰动的问题,提出一种基于扩张状态观测器的移动机器人轨迹跟踪控制方法。首先推导了轮式移动机器人的运动学及动力学模型,在此基础上引入广义扩张状态观测器(GESO)的控制策略对系统未知状态及不确定项进行实时估计与补偿,实现了系统对扰动的鲁棒性和对环境的高度适应性。并利用Lyapunov理论证明了系统的稳定性。仿真实验验证了所提出的控制方法能使移动机器人系统具有良好的跟踪控制性能和较强的鲁棒性能。

基于广义积分扩张状态观测器的虚拟同步发电机电压控制研究

作为电力电子化电力系统的重要组成部分,虚拟同步发电机(VSG)技术在分布式电源中得到了广泛应用。当其处于孤岛模式运行时,传统的比例积分双闭环控制难以满足控制需求。首先采用线性自抗扰控制(LADRC)使VSG拥有更强的抗扰能力。同时,考虑到非线性负载接入产生的谐波,使得传统的扩张状态观测器(ESO)难以取得理想的观测效果,消除这类在孤岛模式中存在的正弦信号扰动对输出电压的影响,广义积分扩张状态观测器(GI-ESO)被运用至LADRC中。分别对ESO和GI-ESO的误差传递函数伯德图进行对比分析,并通过MATLAB/SIMULINK仿真平台验证了GI-ESO对于解决正弦信号扰动的优越性。

广义非线性扩张状态观测器设计及性能分析

针对时变外扰,提出广义非线性扩张状态观测器设计方法.在分析传统扩张状态观测器的设计策略的基础上,通过对总扰动进行重构、引入广义扩张状态,设计反映扰动中已知分量的广义扩张状态观测器(扩张r+1阶).理论分析了观测器的收敛性,并得出了观测误差上界与扩张阶数的定量关系式.通过仿真对广义扩张状态观测器抑制外界正弦扰动的有效性进行检验,数值模拟结果表明,本文设计的观测器能够有效利用扰动中已知分量的信息,降低系统的不确定性,提高观测精度.

基于广义扩张状态观测器的干扰不匹配离散系统状态反馈控制

针对一类干扰不匹配的线性离散时间系统,研究基于广义扩张状态观测器的稳定化状态反馈控制器设计问题.在经典的自抗扰控制器中,扩张状态观测器主要针对干扰匹配的积分串联型系统.然而,在许多实际系统中往往存在干扰不匹配的情况,例如存在采样抖动的离散时间控制系统.针对这一问题,基于一类存在不匹配干扰的离散时间系统,提出广义扩张状态观测器和相应的稳定化状态反馈控制器设计方法.最后通过永磁同步电机调速控制仿真实例验证了所设计的观测器和控制器的有效性.

基于NMPC的空空导弹自动驾驶仪设计

本文针对空空导弹姿态控制存在模型非线性和时变性、控制约束等问题进行了基于广义扩张状态观测器、预测函数控制和改进障碍内点法的过载自动驾驶仪的设计。首先,建立导弹的动力学模型。然后,采用广义扩张状态观测器观测并补偿系统中的集总扰动,采用预测函数控制设计控制器,设计带控制约束的优化问题并转化成二次规划问题。采用改进的障碍内点法对二次规划问题进行快速求解,在保证控制性能的同时提高实时性。最后,通过仿真对比验证了本方案的有效性和可行性。

多星发射上面级主动抗扰姿态控制技术研究

针对多星发射的运载火箭上面级在入轨段由于卫星分离产生的质量偏移,从而引起的三轴姿态严重耦合问题展开了研究,提出了基于广义扩张状态观测器的改进预测函数控制姿态控制方法.该控制方法将质心偏移造成上面级结构参数偏差和引入的干扰力矩以及其他未知系统参数偏差、外界扰动和未建模动态视为集总扰动,并将该非匹配干扰通过等效输入扰动技术转换为匹配干扰,由广义扩张状态观测器对变化后的系统状态和未知集总扰动同时观测.将集总扰动在反馈回路予以补偿保证了预测模型与上面级真实动力学模型有较高匹配度,进一步保证预测函数控制有较高的控制跟踪精度和较快的响应速度,并对外界扰动和参数偏差有较强的鲁棒性.文中算例仿真和性能对比验证了该方法的有效性及可行性.

基于扰动补偿的多源受扰系统反步控制设计

针对一类多源受扰系统的跟踪控制问题,提出基于降阶广义扩张状态观测器(ROGESO)的指令滤波反步控制设计方法.首先,将各通道中的总扰动分别作为扩展状态变量,通过构造ROGESO对其进行同步实时估计.在此基础上,利用反步法递归设计虚拟控制律,实现各级子系统的镇定,并将各通道的扰动估计值反馈至对应子系统的虚拟控制律中进行反向补偿,提高系统的扰动抑制性能,保证系统输出对参考输入信号的高精度跟踪.然后,应用Lyapunov函数分析闭环系统的稳定性.最后,通过数值仿真验证所提方法的有效性.