干擾觀測控制讀書筆記(Disturbance Observer-Based on control)

對於高精度的控制要求,必然要考慮干擾對系統的影響,簡單介紹一下干擾抑制的背景和控制方法。
一、背景
爲了更清晰地分析,看到控制的本質,從最簡單的一階慣性環節對象分析起, 系統的狀態方程爲:

假設期望輸出yr是常數,dyr=0,且定義則有


1、高增益控制
控制器設計爲,將控制率帶入系統狀態方程,有,一階常係數非奇異微分方程求解,得到

用控制框圖表示一下,更加清晰一點:

如果幹擾d是一個常值干擾,則,考慮趨於無窮時刻的偏差,有

可見即使是對於最簡單的一階慣性環節,在干擾存在時,這種方法無法消除干擾帶來的穩態誤差,而且爲了使得誤差儘可能小,需要取高增益控制率以抑制擾動的影響。

2、積分控制

積分項可以消除穩態誤差,如果考慮帶有積分項的控制率,帶入狀態方程有

求解微分方程,最終的結論是,積分控制能消除常值干擾,但是對於變化的干擾穩態誤差依然存在。

二、基於干擾觀測器的控制

基本思路是構造觀測器將干擾量測出來,再通過前饋消除掉干擾。

1、DOB

Q(S)是低通濾波器,濾波器的係數越小,之間的誤差越小。

2、ESO(Extended State Observer)

主要的思想是將干擾作爲一個擴張的狀態測量出來。

關於ESO,有另一篇針對倒立擺的具體例子,見這篇文章:

https://blog.csdn.net/xiaohejiaoyiya/article/details/103088980

 

本博客是閱讀李世華老師專著《Disturbance Observer-Based on control》的筆記

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