3、基于干扰观测器的控制方法：原理、优势与发展历程

基于干扰观测器的控制方法：原理、优势与发展历程

在控制系统中，干扰是影响系统性能的重要因素。为了有效应对干扰，提高系统的稳定性和鲁棒性，出现了多种控制方法。本文将详细介绍积分控制、基于干扰观测器的控制（DOBC）方法的原理、优势，并探讨其基本框架、频域与时域表述，以及早期的发展历史。

1. 积分控制的特性与局限性

积分控制在控制系统中具有一定的作用，但也存在明显的局限性。通过对系统在积分控制下的响应曲线分析，可以更直观地了解其特性。

1.1 积分控制的响应曲线分析

从图中可以看出，积分控制在瞬态跟踪过程中会导致额外的超调量和调节时间。在存在恒定干扰的情况下，积分控制能够消除跟踪误差的偏移。然而，对于谐波干扰，积分控制却无法有效抑制。

1.2 积分控制的局限性总结

• 干扰抑制与跟踪性能的矛盾 ：积分控制方法在干扰抑制和跟踪性能之间存在矛盾，难以同时满足两者的要求。
• 时变干扰处理能力差 ：积分控制虽然能有效抑制恒定干扰，但在处理时变干扰（如谐波干扰）时，性能较差。

2. 基于干扰观测器的控制（DOBC）方法

与积分控制不同，DOBC 为处理干扰和提高闭环系统的鲁棒性提供了一种积极有效的方式。

2.1 DOBC 方法的原理与控制律设计

DOBC 方法的控制律通常设计为：
[u = ke_y