電動負(fù)載模擬器是在地面上對飛行器舵系統(tǒng)進(jìn)行性能測試和飛行控制半物理仿真試驗的關(guān)鍵設(shè)備。針對系統(tǒng)的強耦合特性和非線性特性,本文提出將自抗擾控制技術(shù)(ADRC)引入到負(fù)載模擬器控制系統(tǒng)中,ADRC的最大優(yōu)勢在于它不依賴于系統(tǒng)的精確模型,通過擴張狀態(tài)觀測器(ESO)估計“總和擾動”并通過反饋通道進(jìn)行補償,從而保證良好的抗干擾性能。因此本課題以電動負(fù)載模擬器為研究對象,引入自抗擾控制技術(shù)來設(shè)計控制系統(tǒng)并針對相關(guān)設(shè)計問題進(jìn)行探究。首先,給出了ESO的參數(shù)確定方法。通過推導(dǎo)擴張狀態(tài)與待觀測的擾動之間的傳遞關(guān)系,比較ESO與低通濾波器性能的等價性,并采用切比雪夫低通濾波器對線性ESO進(jìn)行參數(shù)設(shè)計,給出具體的整定步驟以及優(yōu)化設(shè)計過程;然后通過推導(dǎo)非線性ESO漸近穩(wěn)定的約束條件,證明該方法也適用于非線性系統(tǒng)。然后,分析增益參數(shù)b_0對ADRC控制性能的影響,并給出該參數(shù)估計方法。將控制增益的不確定性作為系統(tǒng)的擾動值,推導(dǎo)自抗擾控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù),根據(jù)Routh穩(wěn)定判據(jù),給出閉環(huán)穩(wěn)定下b_0的取值范圍,通過分析b_0取不同值時閉環(huán)系統(tǒng)的幅頻特性的變化,給出了基于頻域最優(yōu)參數(shù)估計算法的b_0辨識方法。最后,完成負(fù)載模擬器自抗擾控制器設(shè)計。給出了ADRC參數(shù)的確定方法,給出了關(guān)鍵性能指標(biāo)的仿真結(jié)果。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V216.8
【部分圖文】：

具有預(yù)測的特性。與此同時 ADRC 的關(guān)鍵組成部分：跟蹤微分器 T狀態(tài)誤差反饋律剛好可以很好的解決前面提到的傳統(tǒng) PID 控制策題，能夠更好的適應(yīng)日益增長的控制品質(zhì)要求。ADRC 還提出了“概念，其中包括外部和內(nèi)部擾動。外擾即造成系統(tǒng)期望偏移的外部即系統(tǒng)自身的不確定部分，在 ADRC 中,它們統(tǒng)稱為總和擾動，不分，觀測出來之后會進(jìn)行統(tǒng)一處理。ADRC 中用來專門估計總和擾ESO，這也是 ADRC 中最核心的部分，首次提出擴張狀態(tài)的概念估計系統(tǒng)的總和擾動，從而大大提升抗擾性能。自抗擾控制技術(shù)是韓京清教對經(jīng)典調(diào)節(jié)理論和現(xiàn)代控制理論不斷后的創(chuàng)新成果，他提出將系統(tǒng)補償為標(biāo)準(zhǔn)模型即簡單的積分串聯(lián)型準(zhǔn)積分串聯(lián)型相差的部分（包括內(nèi)部不確定性和外部擾動）被認(rèn)為，并且用 ESO 進(jìn)行觀測，觀測到的擾動通過反饋補償環(huán)節(jié)進(jìn)行消到簡化控制器設(shè)計的目的。并且自抗擾是一種主動抗擾的方法，這的思想從根本上優(yōu)于 PID 控制器，能夠克服傳統(tǒng) PID 的缺陷，獲制品質(zhì)。根據(jù)上述思想，ADRC 的基本框架如圖 2-1。

所以在選取 的值時應(yīng)注意在保證跟蹤信號準(zhǔn)確快速的同時，應(yīng)避免 過大導(dǎo)致微分信號高頻振蕩。同時，圖2-3 中將 TD 輸出信號與設(shè)定的輸入信號進(jìn)行比較，可以看出 TD 具有安排過渡過程的作用。

0固 定0r = 1 0 0 不0 變 ， 對 輸 入 信 號 加 入 噪 聲 信 號 ， 給 定 輸 入 sin(4 t ) n( t )， n( t )為3 33 10 3 10 上均勻分布的白噪聲，分.001, 0.01, 0，.1 噪聲處理效果如圖 2-5。圖 2-6 為在有噪聲的情況下分器微分信號與跟蹤微分器微分信號的對比曲線。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2845609