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基于模糊反馈线性化和自适应扩张状态观测器的USM六自由度镇定控制 被引量:1
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作者 孙非 崔特 +1 位作者 曹宇赫 任超 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期311-318,共8页
水下游动机械臂(USM)作为一种新型的水下机器人,其镇定控制对于水下观测和作业任务的顺利完成具有重要意义。针对USM六自由度镇定控制时,其模型难以准确建立、水流等外部扰动难以观测和6个维度的控制器参数整定困难等问题,提出了一种基... 水下游动机械臂(USM)作为一种新型的水下机器人,其镇定控制对于水下观测和作业任务的顺利完成具有重要意义。针对USM六自由度镇定控制时,其模型难以准确建立、水流等外部扰动难以观测和6个维度的控制器参数整定困难等问题,提出了一种基于模糊反馈线性化和自适应扩张状态观测器的控制方法。首先建立了USM的动力学模型;其次,考虑到USM强非线性和强耦合性的特点,对动力学模型反馈线性化后设计了PD控制器,并引入了模糊控制逻辑调整控制器的参数;同时为减少建模误差和实际水下环境存在各种不确定干扰对控制效果的影响,设计了一种自适应扩张状态观测器来实时补偿模型的不准确性和外扰。最终,在湖中实验测得,所提方案6维均方根误差(RMSE)为0.425 2、0.166 8、0.168 5、0.267 4、0.117 4、1.003 3,较之传统方案有明显的提升,证明了所提方案的有效性。 展开更多
关键词 水下游动机械臂(USM) 反馈线性化 模糊控制 自抗扰 自适应扩张状态观测器
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自适应扩张状态观测器收敛性分析与应用 被引量:11
2
作者 陈志翔 高钦和 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1697-1702,共6页
为了实现自适应扩张状态观测器理论分析的简洁和工程应用的直观,本文提出了一种自适应扩张状态观测器(adaptive extended state observer, AESO),并给出了收敛性证明过程.然后,将其应用到直线电机伺服系统中,设计了基于AESO的PD控制器.... 为了实现自适应扩张状态观测器理论分析的简洁和工程应用的直观,本文提出了一种自适应扩张状态观测器(adaptive extended state observer, AESO),并给出了收敛性证明过程.然后,将其应用到直线电机伺服系统中,设计了基于AESO的PD控制器.实验结果表明,提出的AESO可以准确估计系统的状态和受到的干扰,并且可以消除高增益线性扩张状态观测器固有的峰化现象,同时还验证了设计的观测器–控制器的有效性. 展开更多
关键词 自抗扰控制 扩张状态观测器 线性时变系统 峰化现象 收敛性分析
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基于改进PID和扩张状态观测器的温度控制算法 被引量:1
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作者 吴敏 刘莎 +1 位作者 翟力欣 田光兆 《现代电子技术》 北大核心 2025年第7期112-118,共7页
针对传统温度控制系统控温时间长、误差大的问题,提出一种基于改进PID和扩张状态观测器的温度控制算法。首先,建立了结合BP神经网络的PID参数自调整温度控制模型,并对BP神经网络的输入层进行改进,将更多的先验信息加入输入向量,用于训... 针对传统温度控制系统控温时间长、误差大的问题,提出一种基于改进PID和扩张状态观测器的温度控制算法。首先,建立了结合BP神经网络的PID参数自调整温度控制模型,并对BP神经网络的输入层进行改进,将更多的先验信息加入输入向量,用于训练BP神经网络,以减少系统的不确定性;其次,通过增加状态观测器来估计系统扰动,针对控制系统的扰动进行补偿,并在仿真实验中验证方法的有效性;最后,根据仿真实验结果显示,与参考文献中提及的算法相比,系统的上升时间减少了19.7%,超调量减少了81.7%,调节时间减少了41.7%,静态误差减少了73.0%。 展开更多
关键词 BP神经网络 PID控制 扩张状态观测器 温度控制 参数自调整 系统扰动
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基于扩张状态观测器和自适应滑模的上肢柔性外骨骼系统轨迹跟踪控制
4
作者 朱鑫宇 孙振兴 《现代制造工程》 北大核心 2025年第1期57-66,共10页
针对上肢柔性外骨骼系统存在外界干扰和参数不确定性,导致高精度轨迹跟踪难的问题,设计提出了基于自适应积分全局滑模和扩张状态观测器的上肢柔性外骨骼系统控制方法。首先,利用拉格朗日函数对上肢柔性外骨骼系统进行建模,并将模型分解... 针对上肢柔性外骨骼系统存在外界干扰和参数不确定性,导致高精度轨迹跟踪难的问题,设计提出了基于自适应积分全局滑模和扩张状态观测器的上肢柔性外骨骼系统控制方法。首先,利用拉格朗日函数对上肢柔性外骨骼系统进行建模,并将模型分解为两个子系统进行级联控制。其次,使用两个扩张状态观测器来补偿参数不确定性和外界干扰。在位置轨迹控制中,构建了自适应积分全局滑模控制,其中为了避免积分饱和,设计了非线性积分函数,同时建立了衰减函数以加快全局滑模面的收敛速度。利用自适应控制方法来自适应调整趋近律系数,以减少抖振,提高系统的动态性能。最后,通过设计的Lyapunov函数证明了稳定性。实验结果表明,与传统的线性自抗扰控制和积分滑模控制相比,该方法具有更精确的轨迹跟踪效果和更强的鲁棒性,控制精度明显提高,且在外界干扰和系统参数不确定情况下仍保持高精度轨迹跟踪,表明了该控制策略的有效性。 展开更多
关键词 上肢柔性外骨骼 自适应控制 积分全局滑模控制 扩张状态观测器
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联合改进滑模观测器的自适应卡尔曼滤波荷电状态估计 被引量:3
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作者 钱伟 王浩宇 +1 位作者 郭向伟 李万 《电工技术学报》 北大核心 2025年第6期1984-1994,共11页
锂电池荷电状态(SOC)的精确估计对于提高电池能量利用率、保障电池安全运行具有重要意义。针对模型不确定性导致基于卡尔曼滤波(KF)的SOC估计方法精度低的问题,提出一种联合改进型滑模观测器(ISMO)的自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)算法,以... 锂电池荷电状态(SOC)的精确估计对于提高电池能量利用率、保障电池安全运行具有重要意义。针对模型不确定性导致基于卡尔曼滤波(KF)的SOC估计方法精度低的问题,提出一种联合改进型滑模观测器(ISMO)的自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)算法,以实现SOC高精度估计。首先,基于双极化(DP)等效电路模型建立融合饱和函数的ISMO,以降低传统滑模观测器的抖振。其次,设计一种新型自适应衰减因子,以降低过往陈旧测量数据对扩展卡尔曼滤波估计结果的影响,并基于融合饱和函数的ISMO,实现联合ISMO的AEKF估计方法设计。最后,基于自主实验平台获取实测模拟工况数据搭建仿真模型,验证了所提ISMO_AEKF算法在不同工况下,相比于AEKF、ISMO_EKF和其他同类型联合算法,具有更高的估计精度及鲁棒性。 展开更多
关键词 荷电状态 饱和函数 滑模观测器 自适应衰减因子 卡尔曼滤波
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基于超螺旋扩张状态观测器的耦合单电感双输出Buck变换器串级滑模解耦控制 被引量:1
6
作者 皇金锋 章乾 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第5期592-604,共13页
针对耦合单电感双输出(CI-SIDO)降压式(Buck)变换器输出支路间的耦合效应导致交叉影响进而影响系统动态性能的问题,提出基于超螺旋扩张状态观测器(ST-ESO)的串级滑模解耦控制策略.首先,建立CI-SIDO Buck变换器的状态空间平均模型,再通... 针对耦合单电感双输出(CI-SIDO)降压式(Buck)变换器输出支路间的耦合效应导致交叉影响进而影响系统动态性能的问题,提出基于超螺旋扩张状态观测器(ST-ESO)的串级滑模解耦控制策略.首先,建立CI-SIDO Buck变换器的状态空间平均模型,再通过具有快速收敛性质的ST-ESO观测估计变换器内外环中的耦合项、内部扰动和未建模部分,并将其视为内外环中的总扰动.其次,结合超螺旋滑模控制器对内外环中总扰动进行补偿,实现系统的解耦,保证系统的鲁棒性和输出电压的稳定.然后,根据Lyapunov理论对ST-ESO和超螺旋滑模控制器进行稳定性分析,理论验证了控制策略的可行性.最后,利用实验平台对所提控制策略进行验证.结果表明所提控制策略实现了系统解耦,抑制了交叉影响并提高了系统的动态性能. 展开更多
关键词 耦合单电感双输出 BUCK变换器 超螺旋扩张状态观测器 超螺旋滑模控制器 解耦控制
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改进扩张状态观测器的无人机自抗扰控制器
7
作者 包家汉 胡政 +2 位作者 黄建中 徐张宝 贾晨露 《电光与控制》 北大核心 2025年第11期1-6,25,共7页
高空四旋翼无人机(UAV)悬停作业时存在气流等叠加外力,干扰其飞行稳定性。基于传统fal函数的扩张状态观测器(ESO)存在估计精度不足和初始微分峰值等问题,制约了无人机自抗扰控制(ADRC)的性能。为此,提出一种光滑且处处可导,并具有饱和... 高空四旋翼无人机(UAV)悬停作业时存在气流等叠加外力,干扰其飞行稳定性。基于传统fal函数的扩张状态观测器(ESO)存在估计精度不足和初始微分峰值等问题,制约了无人机自抗扰控制(ADRC)的性能。为此,提出一种光滑且处处可导,并具有饱和特性的非线性函数Tfal替代fal函数,改善ESO对状态量及扰动的估计精度和稳定性。采用Lyapunov函数证明了ESO误差系统渐近稳定。仿真实验证明,改进的ESO可以抑制观测初期的峰值振荡,提高估计精度及ADRC的抗扰性能。无人机姿态控制实机试验验证了该ADRC控制器可以快速克服随机扰动的影响,保持稳态精度,为高空清洗智能无人机的研发提供了控制基础。 展开更多
关键词 四旋翼无人机 自抗扰控制 扩张状态观测器 LYAPUNOV函数 Tfal函数
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基于低-高增益反馈控制和扩张状态观测器的双体船垂向稳定研究
8
作者 张军 申琦清 +1 位作者 任俊杰 刘志林 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期300-308,共9页
[目的]在恶劣海况下,双体船的垂荡和纵摇运动幅度过大,变化剧烈,严重影响适航性。为此提出低-高增益反馈控制和高阶扩张状态观测器(HOESO)补偿相结合的垂向稳定控制策略。[方法]首先,对耦合的双体船垂向运动模型进行近似解耦,将垂荡和... [目的]在恶劣海况下,双体船的垂荡和纵摇运动幅度过大,变化剧烈,严重影响适航性。为此提出低-高增益反馈控制和高阶扩张状态观测器(HOESO)补偿相结合的垂向稳定控制策略。[方法]首先,对耦合的双体船垂向运动模型进行近似解耦,将垂荡和纵摇运动的耦合、波浪扰动等视为集总扰动,将其扩张为3个虚拟状态量,设计HOESO提高扰动估计精度,并将估计值用于前馈补偿。其次,提出低-高增益反馈控制实现垂向运动的闭环稳定,减少低增益反馈控制的保守性,并保证T形翼和压浪板附体输入满足约束。最后,利用Matlab搭建的双体船垂向稳定控制系统进行仿真。[结果]仿真结果表明,所提控制策略能够有效抑制垂荡和纵摇运动幅度,提高垂向运动的稳定性。垂荡位移减小了49.47%,纵摇角减小了53.83%。[结论]该研究成果可为多体船的稳定控制提供参考,且具有一定的实际工程应用意义。 展开更多
关键词 船舶 运动控制 反馈控制 双体船 垂向稳定控制 扩张状态观测器
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基于扩张状态观测器的双轴摇篮转台滑模控制方法
9
作者 简艳英 刘婷婷 《现代制造工程》 北大核心 2025年第3期141-149,共9页
针对双轴摇篮转台系统中的非线性机械摩擦、外界扰动和模型误差等不确定性导致控制精度下降的问题,采用扩张状态观测器设计了改进的滑模控制律。首先,分析了双轴摇篮转台的基座、摇篮和转台的空间坐标系关系,并建立了摇篮和转台的动力... 针对双轴摇篮转台系统中的非线性机械摩擦、外界扰动和模型误差等不确定性导致控制精度下降的问题,采用扩张状态观测器设计了改进的滑模控制律。首先,分析了双轴摇篮转台的基座、摇篮和转台的空间坐标系关系,并建立了摇篮和转台的动力学模型;然后,将系统中的不确定性扩展为系统状态,并利用设计的扩张状态观测器对不确定性进行估计;最后,通过设计的改进滑模控制律动态补偿不确定性的影响,有效抑制了抖振现象,实现了对双轴摇篮转台的高精度控制。仿真结果表明,设计的扩张状态观测器能够准确估计双轴摇篮转台中的不确定性,最大估计误差仅为0.01(°)/s2,改进的滑模控制律对转台转动角速度和摇篮转动角速度的最大跟踪误差分别仅为0.02(°)/s和0.03(°)/s。测试结果表明,提出的改进滑模控制方法与自适应迭代学习控制方法和命令滤波自适应反步控制方法相比具有更强的鲁棒性和更高的准确性,转台转动角和摇篮转动角的最大定位误差分别仅为0.04°和0.05°,大幅提高了双轴摇篮转台系统的控制精度。 展开更多
关键词 双轴摇篮转台 伺服电机 模型误差 机械摩擦 不确定性 扩张状态观测器 滑模控制律
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基于扩张观测器的直接/间接自适应鲁棒双缸同步控制
10
作者 许诚 陈正 +2 位作者 聂勇 唐建中 童心 《液压与气动》 北大核心 2025年第2期25-35,共11页
为提高负载不均衡、模型参数时变的双液压缸驱动系统的同步控制精度,通过设计“同步阀+旁路比例阀”的液压系统,结合自适应鲁棒控制实现了双缸精确同步控制。在建立双缸驱动系统非线性数学模型的基础上,设计了基于扩张观测器的直接/间... 为提高负载不均衡、模型参数时变的双液压缸驱动系统的同步控制精度,通过设计“同步阀+旁路比例阀”的液压系统,结合自适应鲁棒控制实现了双缸精确同步控制。在建立双缸驱动系统非线性数学模型的基础上,设计了基于扩张观测器的直接/间接自适应鲁棒控制器,建立了系统的仿真模型并进行了联合仿真试验研究。结果表明,所设计的双缸驱动同步控制系统能有效降低负载不均衡和未知扰动的影响,快速跟踪负载偏差,实现了高精度的双缸同步控制。 展开更多
关键词 双缸同步控制 扩张观测器 直接/间接自适应鲁棒控制
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基于改进扩张状态观测器的激光振镜复合控制
11
作者 刘太贝 刘博 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第7期186-194,共9页
激光振镜扫描系统作为扫描成像激光雷达的核心部件,其扫描范围、精度和频率直接影响激光雷达成像的性能。振镜电机在长时间运行过程中,可能会受到外部干扰和电机参数变化的影响,导致系统性能下降,尤其在高精度要求下,扰动和参数变化对... 激光振镜扫描系统作为扫描成像激光雷达的核心部件,其扫描范围、精度和频率直接影响激光雷达成像的性能。振镜电机在长时间运行过程中,可能会受到外部干扰和电机参数变化的影响,导致系统性能下降,尤其在高精度要求下,扰动和参数变化对系统稳定性和精度的影响更为显著。为了解决这一问题,提出了一种基于改进降阶线性扩张状态观测器的激光振镜复合滑模控制的控制方法。首先,通过对振镜电机的物理结构和数学模型进行分析,设计传统的全阶扩张状态观测器,由于振镜电机的角度信息可得,提出降阶线性扩张状态观测器,并引入相位超前网络,进一步减少了观测器在估计外部扰动时的相位滞后,提高了扰动估计的精度。其次,将估计出的外部扰动补偿到滑模控制的控制律中,提升了系统的精度、响应速度和抗干扰能力。改进后的控制方法有效避免了传统滑模控制中的高频抖振问题,显著提高了系统的动态响应性能和控制精度。仿真结果表明,在全行程1%的阶跃响应实验中,上升时间为548μs,稳态误差减少48%以上。 展开更多
关键词 激光振镜 扩张状态观测器 滑模控制 校正网络 激光雷达
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基于级联扩张状态观测器的飞轮储能系统改进自抗扰控制
12
作者 李佳玉 房方 +2 位作者 李子健 周子宇 魏乐 《动力工程学报》 北大核心 2025年第6期895-903,共9页
为了减缓工况切换时飞轮储能系统的母线电压波动,提出了一种基于级联扩张状态观测器的改进自抗扰控制策略。将传统的电压-电流环控制整合成单电压环控制,并引入系统工况切换时所受的总和扰动作为新状态变量,设计级联扩张状态观测器进行... 为了减缓工况切换时飞轮储能系统的母线电压波动,提出了一种基于级联扩张状态观测器的改进自抗扰控制策略。将传统的电压-电流环控制整合成单电压环控制,并引入系统工况切换时所受的总和扰动作为新状态变量,设计级联扩张状态观测器进行观测并将新状态变量补偿至控制量中。通过对扰动的实时观测与补偿,缓解传统比例积分控制响应快速性与超调性的矛盾。结果表明:相比于传统自抗扰控制,所提出的策略在不同工况切换时的调压效果明显提升,其中试运行到充电过渡阶段以及充电到放电过渡阶段均实现了无超调,且调节时间分别缩短了34.7%和68.4%。 展开更多
关键词 飞轮储能 充放电控制 自抗扰控制 级联扩张状态观测器
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基于复合扩张状态观测器的PMSM改进滑模控制
13
作者 雷美琴 马家庆 +2 位作者 詹玉 何志琴 吴钦木 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第11期176-182,共7页
为了提升永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)的抗扰性能和速度跟踪动态性能,提出了一种基于扩张状态观测器复合控制与改进滑模控制律的PMSM速度控制方法。首先,设计了线性扩张状态观测器与非线性扩张状态观测器的... 为了提升永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)的抗扰性能和速度跟踪动态性能,提出了一种基于扩张状态观测器复合控制与改进滑模控制律的PMSM速度控制方法。首先,设计了线性扩张状态观测器与非线性扩张状态观测器的复合观测器,线性扩张状态观测器确保系统在强扰动下的鲁棒稳定性,非线性扩张状态观测器通过自适应非线性增益机制提升对高频扰动和微小偏差的估计精度,从而结合线性与非线性观测器的优势。其次,前馈控制结合线性误差反馈与改进滑模控制律,通过引入饱和函数,削弱传统滑模控制的抖振现象,同时保留其快速响应特性。最后,通过仿真与实验表明,提出的复合控制方法提高了PMSM在动态响应速度和抗扰能力方面的性能。 展开更多
关键词 永磁同步电机 扩张状态观测器 复合控制 滑模控制 线性误差反馈控制
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基于扩张状态观测器的连续体机械臂分数阶滑模控制
14
作者 陈鹏冲 霍本岩 +1 位作者 刘艳红 罗映 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第6期1066-1074,共9页
连续体机械臂在非结构化环境中具有广泛的应用前景,但由于其动力学模型存在强非线性、模型不确定和外部干扰等,现有控制算法抗扰性能有限.本文提出了一种基于扩张状态观测器的分数阶滑模控制策略,用于连续体机械臂的末端轨迹跟踪.该控... 连续体机械臂在非结构化环境中具有广泛的应用前景,但由于其动力学模型存在强非线性、模型不确定和外部干扰等,现有控制算法抗扰性能有限.本文提出了一种基于扩张状态观测器的分数阶滑模控制策略,用于连续体机械臂的末端轨迹跟踪.该控制器基于连续体机械臂动力学模型设计,由3个部分组成:第1部分是非线性动态反馈线性化;第2部分设计了扩张状态观测器,用于估计和补偿外部干扰和模型不确定性;第3部分设计了分数阶滑模控制器以实现闭环控制,进一步给出了扩张状态观测器和闭环系统的稳定性证明.通过对比不同控制策略对给定阶跃角度、正弦角度和圆轨迹的跟踪效果,验证了所提出的控制策略在轨迹跟踪和外部干扰与模型不确定性扰动抑制方面优于其他典型优化控制器,这对连续体机械臂的精确控制提供了切实可行的解决方案. 展开更多
关键词 连续体机械臂 扩张状态观测器 分数阶滑模控制 模型不确定性 外部干扰
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基于级联扩张状态观测器的液压伺服系统控制
15
作者 李燕清 白克强 +1 位作者 白月 张丰麟 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第5期125-129,135,共6页
常规线性扩张状态观测器在工程领域应用广泛,但由于高频噪声的影响,其带宽受到限制,进而导致估计性能受到严重制约。针对这一问题,提出一种基于级联扩张状态观测器的噪声抑制方法,将常规线性扩张状态观测器进行级联组合,第一级观测器的... 常规线性扩张状态观测器在工程领域应用广泛,但由于高频噪声的影响,其带宽受到限制,进而导致估计性能受到严重制约。针对这一问题,提出一种基于级联扩张状态观测器的噪声抑制方法,将常规线性扩张状态观测器进行级联组合,第一级观测器的带宽设置为较低的值,利用观测器的低频段高频滤波特性对噪声进行抑制,在此基础上结合一种相位补偿的跟踪微分器,进一步抑制噪声的同时避免相位过度延迟。以液压伺服系统为控制对象,用常规线性扩张状态观测器进行对比分析,仿真结果表明,所提出的方法在精确控制液压伺服系统的同时,具有良好的噪声抑制能力。 展开更多
关键词 液压伺服系统 扩张状态观测器 自抗扰控制 噪声抑制
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基于扩张状态观测器的3-RPS并联机器人固定时间滑模控制
16
作者 米钇朴 李壮举 +1 位作者 赵伟 曹少中 《机电工程》 北大核心 2025年第11期2189-2200,共12页
针对3-RPS并联机器人这类复杂的非惯性系多刚体系统在控制中的干扰不确定性和快速性等问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的固定时间收敛滑模控制(FTSMC)方法。首先,对3-RPS并联机器人进行了机构分析并建立了动力学方程,为后续控... 针对3-RPS并联机器人这类复杂的非惯性系多刚体系统在控制中的干扰不确定性和快速性等问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的固定时间收敛滑模控制(FTSMC)方法。首先,对3-RPS并联机器人进行了机构分析并建立了动力学方程,为后续控制器的设计提供了理论基础;然后,设计了一种能够实现误差固定时间收敛的固定时间滑模控制器,同时将系统的不确定项、干扰以及建模误差等影响因素统一归结为扩张状态,设计了扩张状态观测器(ESO),对其进行了估计,在滑模控制器的基础上进行了补偿,削减了控制信号中的抖振现象,进一步增强了系统在复杂环境下的抗干扰能力;最后,将ESO+FTSMC与PID控制器、滑模控制器(SMC)和非奇异终端滑模控制器(NTSMC)进行了对比仿真和实验,验证了基于扩张状态观测器(ESO)的固定时间滑模控制器的有效性。研究结果表明:基于扩张状态观测器(ESO)的固定时间收敛滑模控制器具有更好的快速性和更强的鲁棒性,可以在不同的初始状态下在固定时间内收敛到平衡点,具有固定时间收敛特性;在受到相同负载扰动时,较其他三种控制器,该方法扰动抑制能力分别提升了9%~27%,回稳时间提升了5.3%~11.3%。该方法具有较快的收敛速度,在面对外部干扰和系统不确定性时具有较强的鲁棒性,具有良好的工作性能,对3-RPS并联机器人在恶劣环境下的应用具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 并联机构 3-RPS并联机器人 扩张状态观测器 固定时间收敛滑模控制 控制稳定性 收敛特性
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基于固定时间扩张状态观测器的AUV轨迹控制
17
作者 唐雯铠 黄大志 +2 位作者 何红坤 周正 高熙昊 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第5期146-152,共7页
针对外部扰动、内部动态以及模型不确定性的水下航行器轨迹跟踪问题,提出固定时间输出反馈控制方案。首先,根据系统输出设计固定时间扩张状态观测器(FESO),使集总扰动和不可测速度的观测误差在固定时间内收敛到0,极大增强系统的鲁棒性... 针对外部扰动、内部动态以及模型不确定性的水下航行器轨迹跟踪问题,提出固定时间输出反馈控制方案。首先,根据系统输出设计固定时间扩张状态观测器(FESO),使集总扰动和不可测速度的观测误差在固定时间内收敛到0,极大增强系统的鲁棒性。然后,设计固定时间轨迹跟踪控制器(FTTTC),使轨迹跟踪误差固定时间稳定,显著提高控制精度。最后,严格的稳定性分析和综合的仿真研究表明所提出的FESO和FTTTC能够使观测和跟踪误差固定时间收敛,且与初始状态无关。 展开更多
关键词 水下航行器 轨迹跟踪 固定时间扩张状态观测器 固定时间控制
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基于降阶扩张状态观测器的Buck变换器准滑模预测控制
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作者 肖逸 李娟 +1 位作者 王铂钊 李生权 《南京理工大学学报》 北大核心 2025年第4期504-510,共7页
针对实际Buck变换器存在的输入电压波动和负载电阻突变等内外干扰问题,该文提出了基于降阶扩张状态观测器(RESO)的准滑模预测控制(QSMPC)。首先,考虑电感寄生电阻,建立了Buck变换器的输出误差模型。接着,为了提高系统的收敛速度,对干扰... 针对实际Buck变换器存在的输入电压波动和负载电阻突变等内外干扰问题,该文提出了基于降阶扩张状态观测器(RESO)的准滑模预测控制(QSMPC)。首先,考虑电感寄生电阻,建立了Buck变换器的输出误差模型。接着,为了提高系统的收敛速度,对干扰进行估计与补偿,设计了RESO。然后,为了对Buck变换器参考电压进行稳定、精确追踪,将准滑模理论引入模型预测控制(MPC)中,设计了基于滑模面的准滑模预测控制器。最后,通过仿真和实验验证了所提的方法具有更强的抗干扰能力和更优的电压跟踪性能。 展开更多
关键词 变换器 降阶扩张状态观测器 模型预测控制 准滑模理论 抗干扰技术
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一种变增益自适应滑模观测器在锂电池SOC估算中的应用 被引量:1
19
作者 孙坚 高超 毕宇豪 《热力发电》 北大核心 2025年第3期51-58,共8页
锂离子电池动态模型具有典型的非线性和不确定性,其荷电状态(state of charge,SOC)的估算精度直接影响电池管理系统(battery management system,BMS)的监测与控制效果。为提高锂离子电池SOC的估算精度,提出一种基于变增益的自适应滑模... 锂离子电池动态模型具有典型的非线性和不确定性,其荷电状态(state of charge,SOC)的估算精度直接影响电池管理系统(battery management system,BMS)的监测与控制效果。为提高锂离子电池SOC的估算精度,提出一种基于变增益的自适应滑模观测器的锂离子电池SOC估算模型,该方法利用滑模观测器的鲁棒性,以二阶RC等效电路模型为基础,在传统滑模面上引入积分项,同时采用梯度下降规则增益自适应,减小观测器抖振同时提高SOC的预测精度与系统的鲁棒性,并通过李亚普洛夫稳定性理论证明了所提方法的稳定性;最后,在动态压力测设(dynamic stress test,DST)和联邦城市运行(federal urban driving schedule,FUDS)工况下对所提方法与滑模观测器(sliding mode observe,SMO)方法进行了对比验证,所提方法在估算上具有更小的抖动与较高的估算精度且具有良好的鲁棒性。 展开更多
关键词 荷电状态 滑模观测器 增益自适应
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基于自适应线性扩张状态观测器的双有源桥变换器无模型预测电压控制 被引量:3
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作者 于新红 操建生 +2 位作者 许立斌 胡存刚 汪凤翔 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4184-4194,共11页
针对模型预测控制算法参数依赖性问题以及传统扰动观测器应用于双有源桥变换器中存在估计补偿滞后于外部扰动、固定增益无法适应外部宽范围干扰变化等缺点,提出一种基于自适应线性扩张状态观测器的无模型预测电压控制策略。首先,结合预... 针对模型预测控制算法参数依赖性问题以及传统扰动观测器应用于双有源桥变换器中存在估计补偿滞后于外部扰动、固定增益无法适应外部宽范围干扰变化等缺点,提出一种基于自适应线性扩张状态观测器的无模型预测电压控制策略。首先,结合预测控制与无模型控制方法构建双有源桥变换器的电压预测超局部模型,代替传统物理模型,降低参数依赖;其次,设计线性扩张状态观测器对超局部模型中动态部分进行反馈补偿,提高控制精度。同时在线拟合电压误差趋势,自适应调整观测器带宽,实现超前补偿;最后,设计成本函数,求解最优移相比,实现无模型预测电压控制。实验结果验证了该方法在提升系统鲁棒性和动态性方面的有效性。 展开更多
关键词 双有源桥 自适应线性扩张状态观测器 超局部 无模型预测电压控制 鲁棒性 动态性
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