输出反馈多源干扰的抵消与抑制

作     者：王子豪 

作者单位：太原科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：文新宇

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：正弦干扰 偏置 多源干扰 干扰观测器 反向递推 

摘      要：针对多源扰动环境,本文设计了基于输出反馈的干扰抵消和抑制方法。利用系统输出信息,构造干扰观测器获得干扰估计值,并在前馈通道进行补偿。通过对闭环系统中观测器参数的调节以及稳定性分析,保证多源扰动环境下控制性能和干扰观测器的鲁棒性。此外,将该方法推广到一类二阶非最小相位系统,结合标称控制器可以实现干扰的跟踪控制。论文研究工作如下:（1）设计了一种基于反向递推方式的正弦干扰估计方法。引入低通滤波器激励干扰特性,得到一组级联关系的不可测信号,并将其分解为标准正弦虚拟干扰、等价有界干扰以及衰减项;在频率已知条件下,设计辅助滤波器建立频率和虚拟干扰之间关系,逐次降阶反推输入干扰。该设计方法不需要估计干扰状态,并且完全独立于控制器结构。当不存在等价有界干扰时,可以渐近估计正弦干扰,在多源干扰环境下,可以保证误差动态一致最终有界特性。（2）当受控系统存在有规律或者可以建模的有界干扰,比如对常值或慢时变干扰,本文利用带偏置的正弦干扰描述或近似。然后将该干扰等效为三阶可建模外部扰动系统,设计反向递推结构进行估计。通过构造低通滤波器和新型辅助滤波器,利用干扰频率和干扰之间联系重构输入扰动。继而结合李雅普诺夫定理分析该构造方法的稳定性。通过仿真和实验证明了该干扰观测结构的有效性。（3）研究了一类二阶非最小相位系统的干扰估计和补偿问题。由于系统零动态不稳定,无法直接利用反向递推结构估计干扰。因此,首先设计辅助观测器获得干扰信息。然后基于干扰频率、系统参数以及干扰之间关系,利用辅助观测器输出信号及其导数构造干扰合成器估计外部可建模周期干扰。该方法充分利用系统信息,在有界噪声条件下具有较强的鲁棒性。