7、非线性系统的扰动观测器控制与广义扩展状态观测器控制

非线性系统的扰动观测器控制与广义扩展状态观测器控制

在工业控制领域，非线性系统的控制一直是一个具有挑战性的问题，尤其是当系统受到各种扰动影响时。为了解决这些问题，研究人员提出了多种控制方法，本文将详细介绍非线性扰动观测器控制（NDOBC）和广义扩展状态观测器控制（GESOBC）这两种方法。

非线性扰动观测器控制（NDOBC）

在机器人控制等领域，NDOBC方法有着重要的应用。例如，通过利用非线性惯性耦合动力学信息，改进的观测器在冗余机械臂中能提供更好的性能。还有基于滑模的非线性扰动观测器被提出并应用于电机控制。

一般设计框架

考虑一个非线性系统，其描述如下：
[
\begin{cases}
\dot{x} = f (x) + g_1(x)u + g_2(x)d \
y = h(x)
\end{cases}
]
其中，(x \in R^n) 是状态向量，(u \in R) 是控制输入，(d \in R) 是扰动，(y \in R) 是输出。假设 (f (x))、(g_1(x))、(g_2(x)) 和 (h(x)) 是关于 (x) 的光滑函数。

NDOBC的一般设计步骤如下：
1. 设计非线性控制器 ：假设扰动可测量，为系统设计一个非线性控制器，以获得稳定性和其他性能指标。在这一阶段，可以使用现有的所有设计线性或非线性控制器的方法。
2. 构建非线性扰动观测器 ：估计扰动。
3. 集成扰动观测器和非线性控制器 ：用扰动观测器的估计