【技术实现步骤摘要】
数字式双频扩张状态观测器及扰动观测方法
[0001]本专利技术涉及自动控制领域，尤其涉及一种数字式双频扩张状态观测器及扰动观测方法。
技术介绍
[0002]在自动控制系统中，被控设备或对象的不确定性以及所受到的外部扰动直接影响自动控制系统的控制精度，采用观测器或估计器对扰动进行实时估计可以有效提升控制系统的性能。
[0003]现有扩张状态观测器主要面临的问题是：在有量测噪声情况下，其观测性能会收到很大影响。目前常用的扩张状态观测器大部分是基于带宽法设计的线性扩张状态观测器，由于估计瞬态和稳态性能和带宽成正比，所以其实际实现一般是一个高增益环节。但是带观测系统输出一般被噪声所污染，高增益环节会大幅放大量测信号中的噪声污染，单纯地增大观测器的带宽无法在瞬态快速性和稳态噪声抑制能力之间达成很好的折中。
[0004]然而，现有应对量测噪声的扩张观测器设计方法主要是基于先验知识对带宽进行调整，然而对于复杂公开或未知快变系统，难以获取先验知识，如无法解决这一问题，扩张观测器的性能会受到较大的影响，特别是利用估计信号设计控...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种数字式双频扩张状态观测器，其特征在于，包括：存储结构、带宽切换结构和差分方程迭代累加器，所述存储结构预先存储有第t
‑
1时刻的状态量测值S
m
(t
‑
1)和所述差分方程迭代累加器输入的第t
‑
1时刻的状态估计值S
e
(t
‑
1)，其中：所述存储结构用于根据所述状态量测值S
m
(t
‑
1)和所述状态估计值S
e
(t
‑
1)计算得到第t
‑
1时刻的估计误差E(t
‑
1)，并接收外部设备输入的第t时刻的状态量测值S
m
(t)，并发送给所述差分方程迭代累加器；所述差分方程迭代累加器用于接收外部设备输入的第t时刻的状态量测值S
m
(t)，并根据所述状态量测值S
m
(t)和实际带宽计算第t时刻的状态估计值S
e
(t)，并发送给所述存储结构；所述存储结构还用于根据所述状态估计值S
e
(t)和所述状态量测值S
m
(t)计算得到第t时刻的估计误差E(t)，并根据所述估计误差E(t)和所述估计误差E(t
‑
1)得到估计误差的方向信号，并发送给所述带宽切换结构；所述带宽切换结构用于根据所述方向信号判断预设的高低带宽切换因子的系数；所述差分方程迭代累加器还用于将所述高低带宽切换因子乘以所述系数对所述实际带宽进行更新，并输出所述状态估计值S
e
(t)和扰动估计值d
e
(t)；所述存储结构还用于将所述状态量测值S
m
(t
‑
1)和所述状态估计值S
e
(t
‑
1)更新为所述状态量测值S
m
(t)和所述状态估计值S
e
(t)，完成迭代。2.根据权利要求1所述的数字式双频扩张状态观测器，其特征在于，所述存储结构具体用于判断所述估计误差E(t)相比于所述估计误差E(t
‑
1)是否靠近原点，如果所述估计误差E(t)相比于所述估计误差E(t
‑
1)靠近所述原点，则所述方向信号为1；如果所述估计误差E(t)相比于所述估计误差E(t
‑
1)远离所述原点，则所述方向信号为
‑
1；其中，所述原点为预设值。3.根据权利要求2所述的数字式双频扩张状态观测器，其特征在于，所述带宽切换结构具体用于判断当所述方向信号取值为1时，得到所述系数为将第t时刻的所述实际带宽更新为ηβ；判断当所述方向信号取值为
‑
1时，得到所述系数为将第t时刻的所述实际带宽更新为βη。4.根据权利要求1至3中任一项所述的数字式双频扩张状态观测器，其特征在于，所述高低带宽切换因子的取值范围为0.42～1。5.一种基于数字式双频扩张状态观测器的扰动观测方法，其特征在于，所述数字式双频扩张状态观测器包括：存储结构、带宽切换结构和差分方程迭代累加器，所述存储结构预先存储有第t
‑
1时刻的状态量测值S
m
(t
‑
1)和所述差分方程迭代累加器输入的第t
‑
1时刻...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨凌宇，刘李雷，张晶，夏笠城，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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