自抗扰控制下的非线性扩张状态观测器设计与优化

"扩张状态观测器的性能与应用" 本文深入探讨了自抗扰控制（ADRC）系统中的关键组件——扩张状态观测器（ESO）。扩张状态观测器是ADRC技术中的核心部分，它能估计系统中不可测的状态变量以及外部干扰的影响。通过对ESO的频域分析，作者王海强和黄海发现，随着频率的升高，观测器的性能会出现衰减。这种衰减现象主要受两个因素影响：一是观测器的参数设定，二是系统的采样频率。 在频域分析中，他们指出观测器的性能与频率的关系呈现出在低频区高效、高频区效率降低的特点。这一发现揭示了优化ESO参数配置的重要性，以确保在更广泛的频率范围内保持良好的观测性能。为此，文章提出了对现有参数配置方法的改进策略，旨在设计出补偿性能更优的观测器。 此外，作者还提出了一种新型的非线性扩张状态观测器。在相同的采样率下，这种非线性ESO能显著提升观测器的跟踪性能，尤其在应对系统动态变化和复杂干扰时，其优势更为明显。通过对比仿真，新型观测器在主动控制中的表现优于传统ESO，这验证了其在实际应用中的优越性。 关键词涉及的“自抗扰控制”是一种能有效抑制系统内外干扰的控制策略，通过扩展状态空间模型，可以同时估计和抵消扰动。而“参数调整”是优化ESO性能的关键步骤，通过调整观测器的系数，可以改善系统的动态响应。最后，“主动控制”强调了利用观测器获取的信息来主动预测和控制系统的动态行为，以达到更精确的控制目标。 本文对于理解和优化扩张状态观测器的性能提供了重要的理论基础，并为实际工程应用提供了有价值的指导。通过深入研究和改进，ESO在自抗扰控制系统中的作用将得到进一步提升，从而更好地服务于复杂系统的控制需求。