分数阶干扰观测器的设计及其应用

发布时间：2025-04-01 06:14

　　高性能伺服系统不仅需要很好的动态响应性能,而且需要良好的抗扰性能来应对系统外部扰动及模型参数的不确定性。工业中最常用的控制方法是经典的PID控制,该方法是建立在确定被控系统的精确模型基础之上。然而几乎所有的实际控制系统都很难得到其精确的数学模型,这就导致传统的PID控制方法难以满足准确快速稳定的控制要求。为了实现对高性能伺服系统这一类系统的精准控制,本文将干扰观测器与分数阶微积分控制理论相结合,研究了分数阶干扰观测器的设计及其应用,主要研究工作及取得成果如下:(1)分析了经典干扰观测器的鲁棒稳定性及扰动抑制原理,为了解决经典干扰观测器结构存在微分环节而导致的对高频测量噪声放大的问题,研究了一种改进型干扰观测器结构,达到对低频扰动有效观测和对高频噪声有效滤除的共同抑制效果。(2)分析了改进型干扰观测器设计中低通滤波器的参数对系统性能的影响,并在此基础上结合分数阶微积分控制理论,将低通滤波器推广到分数阶滤波器,设计了基于改进型干扰观测器的分数阶干扰观测器,解决了经典干扰观测器在鲁棒稳定性与干扰抑制能力之间的矛盾,提高控制系统设计的灵活性。(3)研究了分数阶干扰观测器的数字化实现,分析了不同离...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 分数阶微积分应用的国内外研究现状
    1.3 干扰观测器的国内外研究现状
    1.4 本文研究内容及结构安排
第2章 分数阶微积分理论
    2.1 基本函数
    2.2 分数阶微积分定义
    2.3 分数阶微积分性质
    2.4 分数阶微积分基本变换
    2.5 分数阶微分方程及其求解
    2.6 本章小结
第3章 干扰观测器原理及设计方法研究
    3.1 经典干扰观测器原理
    3.2 干扰观测器的鲁棒稳定性
    3.3 改进型干扰观测器的设计
    3.4 低通滤波器设计方法
    3.5 本章小结
第4章 分数阶干扰观测器的设计与数值化实现
    4.1 分数阶滤波器设计方法
        4.1.1 分数阶滤波器带宽的设计
        4.1.2 分数阶滤波器阶次的设计
    4.2 分数阶微积分算子的数值化实现
        4.2.1 离散近似化方法
        4.2.2 曲线拟合近似法分数阶滤波器设计
    4.3 分数阶干扰观测器的数值化实现
    4.4 分数阶干扰观测器的实验研究
        4.4.1 伺服系统及其数学模型
        4.4.2 分数阶干扰观测器实验研究
    4.5 本章小结
第5章 分数阶干扰观测器在机载光电稳瞄平台中的应用
    5.1 机载光电稳瞄平台系统建模
        5.1.1 机载光电稳瞄平台控制系统构成
        5.1.2 机载光电稳瞄平台模型分析
        5.1.3 机载光电稳瞄平台模型辨识
    5.2 机载光电稳瞄平台扰动因素分析
    5.3 分数阶干扰观测器应用的仿真研究
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 研究工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢



本文编号：4039044