优化三阶非线性扩张状态观测器参数配置方法

"该文研究了三阶非线性扩张状态观测器的优化参数配置，以提高扰动观测性能。文中采用了系数冻结法处理非线性系数，利用线性系统的极点配置方法拓展观测器的频带，并分析了配置后极点随非线性系数的变化规律，提出了一种新的参数配置策略，旨在最小化系统状态变化对扰动观测带宽的影响。通过算例和仿真验证了该方法的有效性和优势。" 本文主要探讨的是三阶非线性系统的观测器设计问题，特别是针对扩张状态观测器（Extended State Observer, ESO）的性能优化。扩张状态观测器是一种能够同时估计系统状态和未知扰动的工具，广泛应用于自抗扰控制（Adaptive Disturbance Rejection Control, ADRC）系统中。在实际应用中，观测器的性能直接影响到系统对扰动的识别和抑制能力。 文章首先介绍了系数冻结法，这是一种处理非线性系统的方法，通过固定与观测器状态相关的非线性系数，将非线性系统转化为近似的线性系统，从而简化问题。接着，作者利用线性系统理论中的极点配置技术来扩展观测器的工作频带，这有助于提升观测器的响应速度和稳定性。 在极点配置后，文章进一步分析了配置后的极点如何随着非线性系数的变化而变化。这一分析对于理解观测器性能与系统参数之间的关系至关重要，为优化参数配置提供了理论依据。基于这些分析，作者提出了一种新的参数配置策略，其目标是确保扰动观测带宽对系统状态变化的敏感度降至最低。这样的设计可以提高观测器的鲁棒性，使其在面对系统状态变化时仍能保持良好的观测性能。 最后，通过具体的算例和仿真对比，验证了所提出的参数配置方法相对于传统方法的优越性和有效性。仿真结果展示了新方法在扰动观测带宽稳定性、响应速度和整体系统性能方面的优势，证明了该方法的实际应用价值。 总结起来，这篇研究工作为三阶非线性系统的观测器设计提供了一种创新的优化方法，不仅扩展了观测器的频带，还提高了其在系统状态变化下的扰动观测性能，对于自抗扰控制系统的优化设计具有重要意义。