邱文彬， 柴建云， 孙旭东， 陆海峰， 樊明

(清华大学 电机系电力系统国家重点实验室,北京 100084)



一种基于位置信号线性拟合差分滤波器串联的二阶差分角加速度观测器

邱文彬， 柴建云， 孙旭东， 陆海峰， 樊明

(清华大学 电机系电力系统国家重点实验室,北京 100084)

角加速度闭环能增加伺服控制系统的刚度,提高系统鲁棒性,但位置信号的二阶差分运算会放大高频噪声幅值,限制了加速度闭环在实际控制中的应用。首先,对三种基于多项式曲线拟合的角加速度观测器性能进行了分析,结果表明二次多项式角加速度观测器具有最优的综合性能;其次,为了抑制噪声,提出了一种基于位置信号线性拟合的串联二阶差分角加速度观测器,从截止频率、白噪声放大倍数和延时时间三个方面对其性能进行了分析,并与二次多项式角加速度观测器进行了对比,仿真和实验均验证了该方法具有更好的噪声抑制能力。

角加速度; 多项式曲线拟合; 角加速度观测器; 串联二阶差分观测器; 高频噪声

0 引 言

工业机器人是一个多轴强耦合、时变非线性的控制系统,它的参数和负载扰动会随着位姿变化而改变,导致经典三环伺服控制系统的性能变差。角加速度闭环可以增加系统的鲁棒性,提高系统对参数变化以及负载扰动的抑制能力[1-2]。在一些先进控制方法,如滑模变结构控制、扰动观测器[3-4],也需要使用角加速度信号。由于高性能伺服系统大多配置有位置传感器,角加速度主要通过位置信号的二阶差分运算间接观测得到[5],但位置信号的直接二阶差分运算会放大高频噪声幅值,给准确观测带来困难。……