擾動(dòng)實(shí)時(shí)估計(jì)與抑制問題在基于網(wǎng)絡(luò)的各種定位與控制應(yīng)用中經(jīng)常遇到.例如在ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的高精度車輛定位與控制中,由于車輛的高速移動(dòng),其無線通信具有組網(wǎng)變換快、信道衰落快、多普勒效應(yīng)等特點(diǎn),各種干擾無時(shí)無刻不存在,這嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行.因此,擾動(dòng)的實(shí)時(shí)估計(jì)與抑制就成為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素.近幾十年,已經(jīng)涌現(xiàn)出許多用于研究擾動(dòng)的實(shí)時(shí)估計(jì)與抑制方法,如:上世紀(jì)80年代,日本的Ohnishi教授提出的擾動(dòng)觀測器(DOB);上世紀(jì)90年代,中科院韓京清教授提出的基于擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測器(ESO)的自抗擾控制(ADRC);2008年,密歇根大學(xué)Khalil教授提出的擴(kuò)展高增益觀測器方法(EHGSO)等.這些方法的基本思路是將系統(tǒng)擾動(dòng)增廣為系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行估計(jì),其優(yōu)勢是可以同時(shí)將模型不確定和未建模部分視為擾動(dòng)進(jìn)行估計(jì),這在一定程度上拓展了線性模型的應(yīng)用范圍,使得一些復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題得以簡化.然而,受限于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的有限帶寬和嵌入式設(shè)備的計(jì)算能力,各類自抗擾觀測器在移動(dòng)芯片上的實(shí)現(xiàn)始終是一個(gè)難以解決的問題.自抗擾控制自提出以來,在工業(yè)領(lǐng)域受到很大的關(guān)注.其采用“觀測+補(bǔ)償”的方法來實(shí)現(xiàn)控制器設(shè)計(jì),即先觀測控制系統(tǒng)中的擾動(dòng)、未建模動(dòng)力學(xué)以及不確定性,然后利用非線性反饋的方式來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償.自抗擾控制具有以下優(yōu)點(diǎn):可以統(tǒng)一處理確定系統(tǒng)和不確定系統(tǒng)的控制問題;擾動(dòng)的估計(jì)不要求外擾的數(shù)學(xué)模型已知或者外擾可觀測;可以統(tǒng)一處理非線性和線性系統(tǒng).但不足之處是觀測器和控制器的調(diào)參過程缺乏嚴(yán)格的理論基礎(chǔ),一定程度上需要依賴經(jīng)驗(yàn).本文的主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新如下:首先,將自抗擾控制思想引入到具有邊值輸出常值干擾的Euler-Bernoulli梁方程的鎮(zhèn)定問題,提出一類可行的單參數(shù)調(diào)節(jié)方法,并在狀態(tài)空間上證明系統(tǒng)的適定性以及解的唯一性.該設(shè)計(jì)方法僅要求系統(tǒng)輸出位移信號(hào)而不需要速度信號(hào),從而簡化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),為同類問題的解決提供新的途徑.其次,針對(duì)集中參數(shù)自抗擾控制問題,設(shè)計(jì)三類新的自抗擾控制方法:一類是基于擴(kuò)展H_∞觀測器的自抗擾控制,擴(kuò)展H_∞狀態(tài)觀測器可以在給定的性能指標(biāo)約束下給出最優(yōu)觀測器的參數(shù)設(shè)置,估計(jì)的相對(duì)誤差較小,收斂速度較慢,適用于擾動(dòng)突變頻率低的情形;另一類是基于擴(kuò)展脈沖觀測器的自抗擾控制,擴(kuò)展脈沖觀測器通過重置觀測器狀態(tài)達(dá)到快速收斂的目的,可縮短估計(jì)誤差的調(diào)節(jié)時(shí)間,但估計(jì)的相對(duì)誤差稍大,適用于擾動(dòng)突變頻率較高的情形.另外,鑒于PID思想在工業(yè)控制領(lǐng)域里的廣泛應(yīng)用,本文還將研究基于簡化的PID觀測器的自抗擾控制方法,提供一類PID觀測器參數(shù)配置的方法,為嵌入式自抗擾控制系統(tǒng)的開發(fā)提供便利.最后,研究自抗擾控制技術(shù)在智能車控制中的應(yīng)用,針對(duì)車距保持控制和懸架控制問題分別設(shè)計(jì)自抗擾控制算法,對(duì)此類算法在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行有益的嘗試.
【學(xué)位單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O231
【部分圖文】：

得到擾動(dòng)和不確定性的估計(jì).圖1.1 DOBC結(jié)構(gòu)圖在被控對(duì)象為最小相位的假設(shè)下,計(jì)算得到”總擾動(dòng)”dl包含以下三項(xiàng):dl(s) = [G(s) 1 Gn(s) 1]y(s) + d(s) Gn(s)n(s). (1.1)1

加入隨機(jī)白噪聲的位移估計(jì)(x=1處)

加入隨機(jī)白噪聲的擾動(dòng)估計(jì)
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本文編號(hào)：2890389