基于最佳阻尼比的非线性扩张状态观测器 参数整定方法
2022-04-21韩姣姣
韩姣姣
(西安工业大学未央校区,西安 710021)
自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control, ADRC)是一种不依赖被控对象模型,以非线性反馈控制来估计、补偿和抑制系统不确定因素的控制技术。扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)作为自抗扰的核心算法,在实际工程应用中由于参数较多且不易整定,一定程度上受到了阻碍。因此,ESO的参数整定成为自抗扰的一个重要发展方向。
GAO 等人在韩京清教授提出的ADRC 基础上,去掉ADRC 中的跟踪微分跟踪器,并把所有环节的非线性函数取值为1,线性增益代替非线性增益得到线性自抗扰,研究并给出了基于带宽的线性扩张状态观测器和线性自抗扰参数整定的一般方法[1]。
ESO 的参数整定参数方法有利用PID 和ADRC之间关系的参数方法[2-3]、智能算法的参数整定方法[4-5]、利用稳定充分条件对延时ADRC 的参数整定[6]、李雅普诺夫函数对扩张状态观测器的参数进行优化[7]以及线性扩张状态观测器的基于观测带宽的参数整定方法[8]。这些方法都仅仅限于LESO 的参数整定,并不适用于非线性ESO 参数的整定。对于非线性ESO 的参数整定方法研究主要有:利用扰动观测器DOB 等效的方法对3 阶线性ESO 的参数进行整定[9];利用调节时间对ESO 的参数进行整定[10-11];冻结法固定与观测器状态相关的非线性系数[12];通过根轨迹分析法、描述函数法和扩展圆准则进行频域稳定性分析,得到非线性函数的参数的取值范围[13];基于LESO 带宽法,通过描述函数法得到线性自抗扰稳定性,再分析非线性自抗扰中非线性函数的参数对系统稳定性的影响来确定非线性函数的参数[14]。……
