这篇文章讨论了在存在加性扰动的非线性不确定系统中,如何进行广义主动扰动抑制控制。文章的主要内容涵盖了以下几个方面的知识点:
1. 非线性不确定系统与加性扰动:文章研究的系统是一类非线性不确定系统,它们受到加性扰动的影响。加性扰动可以看作是在系统运行中突然加入的外部干扰,它们在实际控制系统中是普遍存在的,包括参数变化、未建模动态和外部干扰等。这类扰动的存在对于控制系统的设计提出了更高的要求,因为它们可能会导致系统性能的下降。
2. 广义主动扰动抑制控制框架:研究提出了一种新的主动扰动抑制控制框架。这种控制方法的目的在于设计一种能够抑制系统中不确定性和扰动的控制器,从而改善控制系统的性能。主动扰动抑制控制(Active Disturbance Rejection Control, ADRC)是一种不依赖于系统精确模型的控制策略,它通过估计并抵消系统中的扰动来实现控制目标。
3. 扩展状态观测器(Extended State Observer, ESO):为了估计加性扰动,文章首先发展了一种新的扩展状态观测器,这种观测器对于系统信息的依赖性较弱,从而使得它能够容易地应用到具有不同非线性限制的系统中。扩展状态观测器的目的是通过观测系统输出来在线估计系统的状态和扰动。
4. 输出反馈控制技术:文章接着利用一种输出反馈控制技术,设计了一种有效的扰动抑制法则。这种控制法则能够处理非线性项可能超出严格反馈结构和Lipschitz连续性要求的更广泛的系统。这意味着对于复杂的非线性系统,所提出的方法依然可以适用。
5. 半全局输出反馈控制目标的稳定性分析:进行了一项严格的稳定性分析,确保了半全局输出反馈控制的目标。稳定性分析是控制系统设计的关键步骤之一,确保了系统在各种运行条件下都能保持稳定,并且能够达到预定的性能指标。
6. 数值仿真与应用实例:文章通过数值模拟和一个DC-DC降压功率转换器应用实例,验证了所提出方法的可行性和提高了的控制性能。数值仿真结果展示了在存在各种不确定性和扰动的情况下,通过应用主动扰动抑制控制方法,系统能够有效地抑制扰动,并展现出良好的控制性能。
关键词解释:
- 非线性不确定系统:一个包含非线性特性的系统,其精确的数学模型并不完全已知,且在实际运行中会受到多种不确定因素的影响。
- 主动扰动抑制控制(ADRC):一种控制策略,通过估计和补偿系统内部和外部的扰动来提高控制性能。
- 加性扰动:影响系统输出的外加干扰,它与系统原本的输入是线性相加的。
- 占优(Domination):在控制理论中,占优是指系统中某一部分对其他部分的影响占据主导地位。
- 补偿(Compensation):在控制系统中,补偿是指对系统性能偏差的校正,通常通过添加额外的控制信号来实现。
这篇文章的贡献在于提出了一种适用于具有加性扰动的非线性不确定系统的控制方法,并通过理论分析和实际应用证明了其有效性。这为设计高性能控制系统提供了新的工具,尤其对于那些难以获得精确数学模型的复杂系统,具有重要的工程意义。