一类含输入时滞非线性系统的干扰观测器控制
时滞是自然界中广泛存在的一种物理现象,是引起系统不稳定的重要因素, 给系统分析和控制器的设计带来了很大的困难. 如何抑制由时滞和干扰而造成的系统性能下降,成为控制理论研究的难点问题.在许多抗干扰策略中,基于干扰观测器控制(Disturbance-observer-based control,DOBC)方法可以通过对外部干扰进行估计和补偿,由于结构简单,得到了非常广泛的应用.采用时域设计方法,可以将DOBC结构引入到非线性系统.在DOBC策略中,特性不可描述的外部干扰一般被当做有界信号来处理, 能够实现干扰的近似补偿.如果干扰动态特性已知,通过构造观测器抵消外部干扰会具有更小的保守性.这种DOBC可以对估计误差以及闭环系统构成的复合系统进行优化设计,同时避免了偏微分方程的求解.近年来,DOBC方法已经推广到相对阶非匹配和状态时滞情况下干扰的补偿.然而,现有的理论要求输入与干扰时间的匹配条件,即输入作用和干扰必须同一时刻进入控制通道,原因在于干扰观测器经过输入通道后与真实干扰存在一定的相位差.目前常用的方法是将干扰作为有界或慢时变信号实现某种程度的补偿,忽略了干扰的主要特性.因此,要利用观测器对干扰实现完全补偿,除了要估计当前时刻干扰的影响,同时要预测未来时刻干扰的动态,通过“超前”控制器补偿干扰的影响.基于干扰观测器控制(Disturbance-observer-based control,DOBC)作为一种有效的干扰补偿策略取得了广泛的应用.然而,当干扰和控制输入不能在同一时刻进入控制通道时,外部信号很难得到实时估计和补偿，本文就此提出一种复合DOBC结构,包括干扰观测、干扰预测和反馈调节三个部分.该方法的特点是即使一类非线性系统存在输入时滞,同样可以继承传统DOBC的优点.最后,通过构造辅助观测器给出了预测误差以及复合闭环系统的稳定性分析方法.通过结合干扰观测器和反馈控制器, 本文解决了一类带输入时滞扰动补偿问题.本文在多干扰环境下,对特定外部扰动进行估计和预测,能够保证系统一致最终有界特性,且具有较少的保守性.本文主要考虑了被控对象和干扰模型精确条件下的控制问题,如何推广到不确定系统和变时滞系统是下一步要研究的工作.
非线性系统 输入时滞 干扰观测器控制 补偿策略
文新宇
太原科技大学电子信息工程学院 太原030024
国内会议
呼和浩特
中文
1882-1888
2013-08-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）