季 画，王 爽，黄苏融，石 坚

(1.上海大学,上海200072;2.山东理工大学,淄博255091)

0 引 言

随着伺服系统在轨道交通、风力发电、航空航天、电动汽车等行业的广泛应用,对伺服系统的性能要求越来越高。实际系统中,外界因素如负载变化引起的转矩波动,信号获取的测量噪声和量化误差,使得系统动态过程的控制性能变差。为此,要获得伺服系统高性能控制,要求系统具有较快的动态响应速度、较高的稳态控制精度,且对模型参数变化和负载扰动具有较强的抑制能力。

国内外学者提出了多种扰动抑制的方案,如加速度控制[1-2]、状态反馈控制[3-5]、扰动观测器[6-13]以及滑模变结构控制[14]、自适应控制[15]等。

加速度反馈的引入提高了系统的抗扰能力,但却减缓了控制系统的速度响应[1-2]。同时,加速度信号的获取困难,受限于加速度传感器过高的成本或位置传感器信号二次微分所引入的大量的噪声干扰。状态观测器能够估计出电机的瞬时状态,将估计到的状态变量反馈到输入端构成状态反馈控制,可以有效抑制扰动[3-5]。状态观测器的变量估计具有较好的实时性,但是对于高阶状态方程,难以得到准确的参数,同时抗干扰能力不佳,在噪声环境中,状态变量的估计可能失效。

扰动观测器是估计和补偿负载扰动的一种有效方式。文献[6]提出采用扰动观测器观测和补偿施加于整个系统的扰动转矩。由于扰动观测器不需要复杂的参数辨识,结构简单,易于实现,此方法一经提出就引起许多学者的关注和研究,并将其应用于伺服系统中以提高系统的抗干扰能力[7-8]。……