时延补偿观测器提升高频扰动下的控制系统性能

本文主要探讨了在工业控制系统中，针对具有时延惯性环节的被控对象，如何有效应对持续高频扰动的问题。作者宋运忠、赵旭和甄培庆提出了一种创新的控制策略——基于时延补偿的扰动观测器。这种观测器结合了被控对象的逆模型、Q滤波器、超前补偿环节以及时延逼近器的设计。 时延补偿观测器的核心思想是利用频域分析技术来处理由于系统时延带来的负面影响。在实际控制过程中，时延会延迟系统的响应，可能导致控制性能下降或不稳定。通过逆模型，可以反向推导出扰动对系统输出的影响，然后由Q滤波器进一步减小这些影响。超前补偿环节则提前预估并抵消未来的干扰，减少其对系统动态响应的影响。而时延逼近器则是一种特殊的处理方法，它能逼近和补偿系统的时延特性，从而减小时延对控制性能的损害。 文章指出，这种设计不仅能够有效抑制因时延引起的控制问题，还对于持续高频扰动具有良好的抑制作用。通过数值仿真实验，研究者验证了这一方法的有效性和正确性，证明了在实际应用中，使用基于时延补偿观测器的控制系统可以实现对被控对象的高效稳定控制。 这篇文章为解决具有时延的复杂系统控制问题提供了一种新的解决方案，对于提高工业过程控制系统的稳定性和鲁棒性具有重要意义。此外，该研究也为其他领域的控制理论和实践提供了有价值的参考，特别是在电力系统、航空航天等存在显著时延效应的领域。