基于指数保性能的比例-积分-时滞滑模观测器设计

传统状态观测器仅基于当前观测误差重构系统状态,未充分利用系统历史观测数据.针对存在匹配扰动的二阶不确定线性系统,设计一种比例-积分-时滞滑模观测器,实现不确定线性系统状态的鲁棒确切估计.首先,设计带记忆滑模函数,形式为历史观测误差和当前观测误差的线性组合,设计参数包括滑模面增益和人工时滞两部分,将滑模面中的时滞项基于泰勒级数展开,将截断误差表示为积分形式;然后,设计带记忆输出反馈等效控制律,采用时滞依赖型Lyapunov泛函,进行滑模动态指数稳定性分析和观测补偿;接着,将观测器参数设计转化为多目标优化问题,优化目标包括:系统状态衰减率、控制代价、高频噪声不灵敏度,基于粒子群算法,在上述3个优化目标间实现设计参数优化整定,在“快、准、稳”方面进行合理折衷选择;最后,在无源网络系统中,验证所提出滑模观测器的可行性和有效性.     

带记忆比例–积分–时滞输出滑模控制器设计

传统的比例–积分–微分(PID)滑模控制具有高频测量噪声鲁棒性差、参数整定方法复杂等缺点. 针对上述问题, 本文设计了一种基于带记忆输出反馈的比例–积分–滞后(PIR)滑模控制器, 并提出了基于频域分析的控制器参数自整定方法. 在控制器选型上, 将“带记忆”反馈机制引入到滑模面设计中, 提高滑模面的平滑滤波和高频噪声抑制能力. 首先, 基于PIR滑模面设计了等效控制律, 实现输出反馈下的闭环系统的滑模态稳定. 其次, 分析了基于输出反馈的PIR滑模面的有限时间可达性, 确保系统在存在匹配扰动时仍保持良好的鲁棒性. 最后, 在控制器参数整定方面, 通过迭代消除法消去时滞项在闭环特征方程中的影响, 同时基于衰减速率对系统进行极点配置, 实现PIR参数的在线自整定. 仿真结果表明, 该整定方法能够保证闭环二阶系统具有良好的鲁棒性和抗干扰性能.