基于扩张状态观测器的稳定控制算法.pdf

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1、Vo1．40．No．6火力与指挥控制第40卷第6期Jun，2015FireControl&CommandControl2015年6月文章编号：1002—0640(2015)06—0125-04基于扩张状态观测器的稳定控制算法师永平，朱元武，武云鹏，王玉华，王永宏(北方自动控制技术研究所，太原030006)摘要：在稳定控制系统中，以PID控制算法为典型代表的传统负反馈设计，依靠系统在低频段的增益来实现对载体扰动作用的抑制，具有一定的局限性。以某陀螺稳定平台为研究对象，在PID负反馈稳定控制系统的基础上，通过加入扩张状态观测器对扰动进行了观测及补偿。仿真比较了加入扩张状

2、态观测器前后的算法控制效果，结果表明扩张状态观测器是提高控制系统稳定精度的一种有效方法。关键词：扩张状态观测器，稳定精度，扰动补偿，PID中图分类号：TJ02文献标识码：AResearchonStabilityControlAlgorithmBasedonESOFilterSHIYong-ping，ZHUYuan-wu，WUYun-peng，WANGYu-hua，WANGYong—hong(NorthAutomaticControlTechnologyInstitute，Tmynan030006，China)Abstract：Inthestabilitycontro

3、lsystem，thetraditionalnegativefeedbackdesign，PIDcontrolalgorithmisthetypicalrepresentative，relyingonthesysteminthelow~equencygaintosuppressdisturbanceeffectonthecarrier，hasthecertainlimitation．Thispapertakesthegyrostabilizedplatformastheresearchobject，onthebasisofPIDfeedbackstablecontr

4、olsystem，thedisturbanceisobservedandcompensatedthroughaddingtheextendedstateobserver．Beforeandafteralgorithmcontroleffectaddedtheextendedstateobserveriscomparedsimulatively，theresultsshowthattheextendedstateobserverisaneffectivemethodforincreasingstabilizationaccuracyofcontrolsystem．Ke

5、ywords：ExtendedStateObserver(ESO)，stabilizationaccuracy，disturbancecompensation，PID高，因此，需要采取改进措施来提高系统的稳定精0引言度。稳定平台由于能隔离载体扰动，不断测量平台从完成控制的目的来看，如果某一种扰动作用姿态和位置的变化，精确保持动态姿态基准，从而不影响系统的被控输出(即这种扰动从被控输出不使安装在平台上的光电等设备能够在惯性空间内能观测，或这种扰动不能控制被控输出)，那么在控保持稳定，因此，被广泛应用于机载、舰载、车载武制被控输出的过程中是不用考虑消除这种扰动的器等军事

6、领域以及空间遥感探测、公安消防、环境影响[5-63。监测等民用领域[]。在现阶段，大部分的稳定控制借用状态观测器的思想_7](即根据量测到的系系统采用传统PID算法或其他经典控制算法，依靠统输人和输出来确定系统的所有内部状态信息)，系统在低频段的增益来实现对载体扰动的抑制[4]。把能够影响被控输出的扰动作用扩张成新的状态随着科学技术的发展，对稳定平台的稳定精度变量，用特殊的反馈机制建立能够观测被扩张的状要求越来越高。在采用以PID控制算法为典型代表态——扰动作用的扩张状态观测器[]，通过扩张的传统控制方法时，系统受到传动链刚性的影响，状态观测器估计出系统的各个状态变

7、量及系统的其带宽受到限制，系统的低频段增益难以做到更扰动并给予相应补偿，从而提高系统的稳定精度。收稿日期：2014一o4—19修回日期：2014—05—11作者简介：师永平(1985-)，男，山西朔~'IA-，硕士研究生。研究方向：系统工程。·l25·(总第40—1062)火力与指挥控制2015年第6期本文在PID负反馈稳定控制系统的基础上，利用扩性控制系统补偿成线性控制系统。张状态观测器对扰动进行了观测及补偿，实现了系：u。一或M：(6)统的高精度稳定。DO1扩张状态观测器简介2基于扩张状态观测器的控制器设计本文以某陀螺稳定平台为研究对象，在PID负扩张状态观