孙佃升，章跃进

(1.上海大学 机电工程与自动化学院，上海 200072；2.滨州学院 电气工程学院，山东 滨州 256600)

一种抑制初始微分峰值现象的改进型三阶时变参数扩张状态观测器

孙佃升1,2，章跃进1

(1.上海大学 机电工程与自动化学院，上海 200072；2.滨州学院 电气工程学院，山东 滨州 256600)

传统扩张状态观测器(extended state observer,ESO)在运行时普遍存在着由于状态变量的初始观测值和实际值的偏差过大带来的初始微分峰值现象。为抑制微分峰值现象，避免系统调节过程中出现振荡，缩短调节时间，提高动态性能，提出了一种改进型三阶时变参数ESO。首先，给出了改进型三阶时变参数ESO的构建方法和稳定性证明。然后，分析了该新型ESO在有扰动时的观测误差范围，并与传统ESO做了对比。最后，通过仿真表明该三阶改进型时变参数ESO能有效抑制微分峰值现象，且比传统的三阶非线性ESO具有更快的收敛速度和更高的观测精确度。

自抗扰控制；扩张状态观测器；观测精确度；微分峰值现象；时变参数；状态估计；不确定系统

0 引 言

扩张状态观测器(extended state observer，ESO)是自抗扰控制(active disturbance rejection control，ADRC)系统的核心部分，其性能的优劣决定着ADRC的整体性能。ESO能实时观测系统中不易测量的状态变量以及一些未知的、不确定的量，其应用日益广泛，成为研究热点[1-2]。

线性ESO是结构最简单的ESO，其特点是误差函数采用线性函数。常规线性ESO虽然性能稍差；但由于算法简单，因而在一些场合中仍然获得应用[3]。文献[4]设计了最初的采用非线性函数fal(·)和fhan(·)作为误差函数的非线性ESO，该ESO成为经典的ESO而被沿用至今。……