双曲正切跟踪微分器设计及相平面分析

针对离散跟踪微分器(Han-TD)加速度函数结构复杂、参数整定繁琐的不足,提出了双曲正切函数改进微分器的加速度函数。双曲正切函数是一种光滑连续非线性函数,该函数在坐标零点附近呈线性特性,所以消除震颤效果显著。通过使用李雅普诺夫第二定理从理论证明了改进跟踪微分器的全局收敛的稳定特性。使用相平面法寻找微分器奇点的稳定结点,进一步指导参数的整定。通过MATLAB仿真,比较双曲正切跟踪微分器(Tanh-TD)与Han-TD的跟踪微分性能和滤波特性。仿真结果表明,双曲正切跟踪微分器对输入信号的跟踪可以实现快速无超调,滤波性能更优,且提取的微分信号较为理想,具有工程实用价值。