一种基于干扰观测器的非匹配干扰系统自抗扰控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于干扰观测器的非匹配干扰系统自抗扰控制方法，将匹配与非匹配两类谐波干扰以及未知非线性函数进行数学表征；对两类谐波干扰分别设计干扰观测器，完成对谐波干扰的实时估计；基于干扰观测器的输出设计扩张状态观测器，完成对未知非线性函数与系统状态的估计；接下来，结合非匹配干扰的估计值，通过引入新的状态变量完成坐标变换；在上述坐标转换的基础上根据干扰观测器以及扩张状态观测器的输出设计自抗扰控制器；基于分离定理与极点配置理论，完成观测器与控制器的增益求解，从而完成控制器的设计；本发明专利技术具有抗干扰能力强、控制精度高等优点，可用于含匹配与非匹配谐波干扰及未知非线性系统的高精度控制。

An auto disturbance rejection control method for mismatched jamming system based on disturbance observer

The invention relates to a non matching ADRC method of interference system based on disturbance observer, the matching and non matching mathematical characterization of two kind of harmonic disturbance and unknown nonlinear function; two kinds of harmonic interference are designed to estimate the disturbance observer, the harmonic interference in real time; design output disturbance observer based on extended state observer to estimate the unknown nonlinear functions, and the system state; then, combined with the estimation of non matched jamming value, by introducing a new state variable coordinates transform; based on the coordinate transformation based on disturbance observer and extended state observer design output ADRC; separation theorem and the theory of pole assignment based on complete for solving the gain of the observer and controller, and the controller design; the invention has the advantages of anti-jamming can It has the advantages of strong force and high control precision. It can be used for high-precision control of matched and mismatched harmonic disturbances and unknown nonlinear systems.

【技术实现步骤摘要】
一种基于干扰观测器的非匹配干扰系统自抗扰控制方法
本专利技术涉及一种基于干扰观测器的非匹配干扰系统自抗扰控制方法，可以实现匹配与非匹配谐波干扰与未知非线性函数的同时估计与抵消，可用于含谐波干扰与未知非线性函数的系统控制中。
技术介绍
由于被控对象及任务的复杂性，建模误差、参数变化以及输入非线性等多种来源的未知非线性因素对控制系统的性能产生严重影响，甚至使系统发散。此外，来自外部环境、内部传感器与执行器等干扰因素进一步加剧了控制性能的恶化。针对未知非线性因素与干扰同时存在的情况，学者们提出了许多先进的控制方法，例如，LQG控制、PID控制以及H∞控制等等。然而，LQG最优控制理论是基于系统的模型设计的，对模型的依赖程度较高，并且仅限于受高斯白噪声影响的系统，当系统存在未知非线性或其它类型干扰时性能无法保障。而产生于上世纪二十年代的PID控制由于其结构简单、不依赖于系统模型等优点，使得其迄今为止一直在工业控制中处于支配地位。然而，PID控制也有其局限性：首先，PID控制完全忽略了系统模型的信息；其次，PID控制中的微分信号往往难以较好的获取，容易产生高频噪声；再次，积分环节带来相位滞后以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于干扰观测器的非匹配干扰系统自抗扰控制方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，将匹配与非匹配两类谐波干扰以及未知非线性函数进行数学表征；第二步，对匹配与非匹配两类谐波干扰分别设计干扰观测器，完成对谐波干扰的实时估计；第三步，基于干扰观测器的输出设计扩张状态观测器，完成对未知非线性函数与系统状态的估计；第四步，结合非匹配干扰的估计值，通过引入新的状态变量完成坐标变换；第五步，在第四步坐标转换的基础上根据干扰观测器以及扩张状态观测器的输出设计自抗扰控制器；第六步，最后，基于分离定理与极点配置理论，完成观测器与控制器的增益求解，从而完成控制器的设计。

【技术特征摘要】
1.一种基于干扰观测器的非匹配干扰系统自抗扰控制方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，将匹配与非匹配两类谐波干扰以及未知非线性函数进行数学表征；第二步，对匹配与非匹配两类谐波干扰分别设计干扰观测器，完成对谐波干扰的实时估计；第三步，基于干扰观测器的输出设计扩张状态观测器，完成对未知非线性函数与系统状态的估计；第四步，结合非匹配干扰的估计值，通过引入新的状态变量完成坐标变换；第五步，在第四步坐标转换的基础上根据干扰观测器以及扩张状态观测器的输出设计自抗扰控制器；第六步，最后，基于分离定理与极点配置理论，完成观测器与控制器的增益求解，从而完成控制器的设计。2.根据权利要求1所述的基于干扰观测器的非匹配干扰系统自抗扰控制方法，其特征在于：所述第一步具体实现如下：考虑如下含匹配与非匹配谐波干扰以及未知非线性函数的二阶系统：其中，x1与x2为系统状态，与为系统状态的时间导数，y为量测输出,x＝[x1x2]T，u为控制输入，b为大于零的常数，f(x1,x2)为一阶可导的未知非线性函数；d0与d1分别表示频率信息已知的非匹配谐波干扰与匹配谐波干扰，表征为D0与D1表示未知的幅值，与表示未知的相位，ω0与ω1表示已知频率，t表示时刻；非匹配谐波干扰d0与匹配谐波干扰d1分别由如下外部模型描述：其中，w与ξ为外部模型的状态，系数矩阵V0＝V1＝[10]；未知非线性函数f(x1,x2)满足一阶可导条件，即其中，h为未知的有界函数。3.根据权利要求1所述的基于干扰观测器的非匹配干扰系统自抗扰控制方法，其特征在于：所述第二步具体实现如下：对非匹配谐波干扰d0设计干扰观测器为：其中，表示d0的估计值，表示状态w的估计值，v0为辅助的状态变量，L1为观测器增益矩阵；对匹配谐波干扰d1设计干扰观测器为：其中，表示d1的估计值，表示ξ的估计值；令状态x3＝f(x1,x2)，而为状态x3的估计值，v1为辅助的状态变量，L2为观测器增益矩阵。4.根据权利要求1所述的基于干扰观测器的非匹配干扰系统自抗扰控制方法，其特征在于：所述第三步具体实现如下：将x3作为增广的状态，二阶系统Σ0写为增广系统的形式：

【专利技术属性】
技术研发人员：乔建忠，朱玉凯，郭雷，吴昊，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11