11、双惯性系统带DOB的伺服系统及通信干扰观测器解析

双惯性系统带DOB的伺服系统及通信干扰观测器解析

1. 双惯性系统带DOB的伺服系统

在双惯性系统中，角度伺服系统存在多种情况，干扰可能进入输入轴或输出轴，控制器可观测输出 $\theta_1$ 或 $\theta_2$。以下是不同输出和干扰情况的总结：
| 观测输出 | 输入轴干扰 | 输出轴干扰 |
| — | — | — |
| 存在 | 不存在 | $\theta_1$ |
| 不存在 | 存在 | 存在 |
| 存在 | 存在 | 不存在 |
| $\theta_2$ | 不存在 | 存在 |
| 存在 | 存在 | |

整体上，根据控制输入轴或输出轴角度的不同，与参考值比较的变量有实际观测输出 $\theta_1$ 或 $\theta_2$，以及估计值 $\hat{\theta}_1$ 或 $\hat{\theta}_2$，共有 $4×6 = 24$ 种可能选项。这里假设控制器仅使用控制输入和观测值 $\theta_1$ 进行干扰观测器设计，干扰为输入轴或输出轴干扰，且可使用 $\hat{\theta}_1$ 和 $\hat{\theta}_2$ 进行伺服系统设计。

1.1 考虑输入轴干扰 $\tau_{d1}$ 的输入轴伺服系统

在某些双惯性系统中，输入轴是主要机电部分，输出轴为附属部分，此时控制输入轴上角度传感器的角度。但当输出轴角度控制是主要目的时，如电机与输出之间的减速齿轮具有弹性，传感器安装在电机轴上，即使输入轴角度控制成功，输出轴仍可能产生不可忽略的振动。此时，若使用加快 $\theta_1$ 收敛的控制增益，$\theta_2$ 在仿真中会产生显著振动，可选择降