非线性控制下的扰动观测器设计与仿真

非线性控制5——扰动观测器是一篇关于在非线性控制系统中使用的关键工具的技术文献。扰动观测器的基本原理是通过将实际模型与理想模型之间的偏差视为等效干扰，然后在控制器中引入补偿以抵消这些干扰。其核心思想是将外部干扰和模型不确定性转化为控制输入，从而实现干扰的精确估计和补偿。 该方法的核心挑战包括如何处理模型的不确定性（如相对阶非零的传递函数）、对象的精确数学模型难以获取以及测量噪声的影响。为解决这些问题，作者提出在扰动观测器之后串联低通滤波器，利用理想模型的逆来近似实际系统的动态。通过梅森公式，设计者可以根据系统的频率特性调整滤波器的带宽，以达到鲁棒稳定性与干扰抑制能力的平衡。 在低频段，设计要求滤波器带宽足够宽，以确保对低频干扰的有效补偿，增强系统的鲁棒性，同时可能对低频测量噪声较为敏感，需要采取措施减少噪声。而在高频段，滤波器带宽变窄，旨在有效地滤除高频噪声，但对对象参数的变化和外部扰动的抑制作用有限。 文章还提供了仿真实例，如DOPBS（扰动观测器与反步法）的主程序，用于在仿真环境中展示扰动观测器的实际应用。这个程序展示了如何将理论设计转化为实际控制策略，并通过实际案例验证其效果。 总结来说，非线性控制5——扰动观测器是针对非线性系统设计的一种关键工具，它通过巧妙地设计滤波器和补偿机制，有效应对系统中的不确定性和噪声，是提高系统稳定性和性能的重要手段。