线性自抗扰控制在有约束和噪声环境下的应用研究

"本文讨论了具有输入约束和输出噪声的不确定系统的级联线性自抗扰控制(Linear Active Disturbance Rejection Control, LADRC)方法。自抗扰控制(ADRC)由韩京清在20世纪90年代提出，是一种有效的控制技术，尤其适用于处理未建模动态、参数摄动和外部干扰。LADRC通过线性化和简化ADRC的非线性反馈结构，降低了理论分析的复杂性，并减少了需要调整的控制器参数。尽管LADRC在不确定系统控制中表现出色，但在实际应用中，输入约束和输出噪声是两个关键问题。 输入约束通常源于执行机构的物理限制，如位置饱和。对此，有两种主要处理策略：一是直接设计考虑执行机构饱和特性的控制器，利用光滑函数近似饱和，但这种方法需要具体约束信息且设计复杂；二是先设计无约束的控制器，再通过辅助信号补偿输入饱和，这种方法设计简单，实时性好，更常用于工业实践。 输出噪声在测量过程中无法避免，对LADRC的性能有显著影响。LADRC的关键在于线性扩张状态观测器，它能够估计和抵消系统中的扰动，包括噪声。因此，如何在存在输出噪声的情况下优化LADRC的设计以保持系统性能是一个重要的研究方向。文献中提到的线性ADRC方法已经探讨了系统的收敛性和控制参数的定量关系，但对于输入约束和输出噪声的影响，还需要进一步的研究和改进。 文献[10-13]对线性ADRC的收敛性进行了分析，提出了高增益观测器的LADRC方法，但并未充分考虑输入约束和输出噪声的情况。为了改善实际系统的性能，未来的控制策略需要结合这些限制条件，开发能够同时处理输入约束和噪声的LADRC方案。这可能涉及到设计适应性强、鲁棒性好的补偿机制，以及优化噪声滤波技术，以确保在约束条件下维持系统的稳定性和动态性能。" 这篇摘要详细介绍了LADRC技术在处理不确定系统时的优势，以及在面对输入约束和输出噪声时面临的挑战。通过对现有策略的分析，强调了未来研究需要关注的方向，即如何在考虑实际系统限制的同时，优化LADRC以提升控制性能。