7、状态空间中的干扰观测器详解

状态空间中的干扰观测器详解

在控制系统中，干扰观测器（DOB）是一种重要的工具，用于估计和补偿系统中的干扰，提高系统的性能和稳定性。本文将详细介绍不同类型的干扰观测器，包括输入干扰观测器、反作用力观测器、输出干扰观测器和高阶干扰观测器，并通过具体的例子和代码进行说明。

1. 身份输入干扰观测器

1.1 观测器增益与高阶干扰设计

当由于噪声或其他原因无法使用大的观测器增益时，假设高阶干扰的设计变得有效。通过与一般身份观测器的仿真比较，发现身份DOB和干扰估计功能能够准确估计除干扰之外的物理量，无论手动开关设置为ON还是OFF。在实际系统中，ON状态下干扰估计的正反馈有时会刺激现有机电系统的不可观测部分，导致噪声；建模误差有时也会影响系统，导致振动。此时，可以选择SW OFF，将干扰抑制留给外部补偿器，以避免慢速估计观测器降低速度估计性能。

1.2 可控性和状态反馈

状态反馈是现代控制理论中控制的基础，控制对象必须是可控的。对于扩展系统，根据可控性的定义，在单输入系统中，发现det(Uc) = 0，这意味着rank(Uc) = 0，是不可约控制。因此，可控的控制对象P(s) = {A, B, C, D}通过反馈控制稳定，必要时返回干扰估计值̂d。但由于无法人为改变未知干扰，扩展系统是不可控的，通常使用一些反馈控制来稳定可控的控制对象，并在必要时利用干扰估计值。

1.3 具有身份干扰观测器的连续时间伺服系统

以下是具有身份干扰观测器的伺服系统的设计步骤：
1. 定义物理量、状态方程和输出方程 ：
- 设xref为位置参考值，e(t) =