基于滑动窗实时小波降噪的扩张状态观测器及自抗扰控制

自抗扰控制技术应用已日渐成熟, 但当系统中存在高频非平稳噪声信号时, 线性自抗扰控制(LADRC) 存在 难以选取合适的观测器带宽的问题: 当带宽较小时, 线性扩张状态观测器(LESO)难以实现对总扰动的实时观测, 会 造成时滞; 当带宽较大时, LESO又会放大噪声对系统的影响, 从而造成总扰动观测失真. 为了解决这一问题, 将小 波降噪环节加入LADRC中, 通过设计基于滑动窗实时小波降噪的LESO, 对含噪输出信号进行实时降噪. 使用Simulink 搭建系统模型, 分别在输出信号中加入高斯白噪声或谐波等不同类型的高频非平稳噪声进行仿真实验, 并将所 提方法与滑动平均法进行对比, 结果验证了所提方法的有效性.  

欠驱动RTAC的滑模自抗扰镇定控制

针对欠驱动RTAC (rotational/translational actuator)的镇定问题, 提出了一种滑模自抗扰控制方法, 通过对总 扰动的观测和补偿降低了未知扰动对RTAC的影响. 为克服RTAC的欠驱动特性, 所提方法通过将可驱动的摆球角度 和无驱动的小车位置两个状态相结合, 构建出虚拟被控量作为系统输出, 从而使RTAC的动力学模型转换为非欠驱 动模型. 基于重建的模型设计线性扩张状态观测器(linear extended state observer, LESO)和滑模控制器, 并采用 Lyapunov方法证明RTAC的闭环稳定性, 实现了RTAC的镇定控制, 有效抑制了小车的振荡. 最后, 通过数值仿真和硬 件实验验证了所提控制方法的有效性, 与已有方法的对比分析证明该方法具有良好的控制性能.