高阶非线性系统级联自抗扰控制方法

"一类高阶非线性系统的级联自抗扰控制" 本文主要探讨了针对高阶、强耦合、不确定非线性系统的控制策略，特别是应用在类似于板球系统的复杂动态环境中。作者提出了一种基于级联自抗扰控制器（ADRC）的设计方法，以解决这类系统的不确定性、耦合性和干扰抑制问题。 自抗扰控制器是一种能够主动估计并抵消系统内部和外部扰动的控制策略。在本文中，通过运用Backstepping算法的思想，将多个低阶自抗扰控制器串联起来，形成一个级联结构。Backstepping算法是一种递归设计方法，常用于非线性系统的控制器设计，它通过反向逐层设计虚拟控制器来稳定系统。 每个低阶自抗扰控制器都包含一个扩张状态观测器，用于实时估计系统各级的扰动。这些观测器能够捕获系统内部的动态变化以及外部干扰，然后对这些扰动进行补偿，从而增强系统的稳定性。通过这种方式，级联自抗扰控制器可以有效地处理高阶非线性系统中的复杂耦合关系，并且具备良好的抗干扰能力。 以板球系统的轨迹跟踪控制为例，作者进行了具体的研究。板球系统是一个典型的高阶非线性系统，其动态行为复杂且易受多种因素影响。通过实施提出的控制方案，板球系统能够准确地跟踪预定轨迹，证明了该方法在复杂高阶非线性级联系统中的适用性，并展现出优良的动态特性和鲁棒性。 关键词涉及到的领域包括高阶非线性系统控制理论，自抗扰控制器的设计与应用，以及级联系统的控制策略。其中，自抗扰控制器是近年来在控制领域的一个热点，它提供了一种有效应对系统不确定性与干扰的途径。级联系统则反映了实际工程中多子系统相互作用的情况，而高阶非线性系统的控制则是控制理论中的一个重要挑战。 该研究为解决高阶非线性系统的控制问题提供了新的思路，尤其是对于那些具有强耦合和不确定性的系统，级联自抗扰控制策略显示出了强大的潜力。这一工作不仅深化了我们对非线性控制系统设计的理解，也为实际工程应用提供了有价值的理论支持。