17、自适应干扰观测器与速度测量估计方法解析

自适应干扰观测器与速度测量估计方法解析

1. 自适应干扰观测器

自适应干扰观测器在控制系统中有着重要作用。其干扰估计值 $\hat{d}(t)$ 能够跟随实际干扰 $d(t)$ 。不过，它也存在一些缺点，在初始收敛前会出现较大误差，而且控制参数的调整比较困难。所以，有必要考虑采用性能更优的其他自适应控制方法。

1.1 仿真结果分析

从相关仿真结果来看，位置和速度的估计波形呈现出一定特点。在受到干扰的初始阶段，波形会受到较大影响，但随后会逐渐趋于稳定。其中，位置估计波形能够准确跟随实际位置，以应对后续的干扰变化；而速度波形则存在轻微误差。

2. 速度测量的重要性

2.1 旋转编码器分辨率

旋转编码器是测量旋转角度的典型传感器，其分辨率是关键指标，取决于每转产生的脉冲数。对于每转产生 $P$ 个脉冲（PPR）的编码器，其位置分辨率 $Q_p$ 可由以下公式表示：
$Q_p = \frac{2\pi}{P}$

量化误差是将连续信号转换为离散信号时产生的误差。编码器通过计数脉冲数来获取位置信息，输出值是离散的，$Q_p$ 就是编码器产生的最大量化误差。例如，一个 2000 PPR 的编码器，其量化误差最高可达 $\frac{2\pi}{2000}$ 。

2.2 速度分辨率及噪声影响

速度分辨率是决定控制系统性能的重要因素。以具有位置和速度反馈回路的典型控制系统为例，编码器获取的位置信息因量化误差而包含噪声。速度信息通过对角度信息求导得到，但求导操作会放大角度信息中的噪声。

以最简单的后向差分运算为例，其表达式为：