有限时间扩张状态观测器及其应用

摘要

随着科技的快速发展，动中通天线在现代军事中起着重要的作用，如搜索目标、战机预警等。动中通对目标的跟踪精度与搜寻能力由伺服控制系统直接决定，并影响着动中通天线的整体性能。考虑动中通天线伺服系统的准确性、抗扰能力这些因素，提出了基于有限时间扩张状态观测器的自抗扰控制器。所研究的三阶有限时间扩张状态观测器是在有限时间观测器基础上设计的，它不仅具有扩张状态观测器观测扰动的特点，而且具有有限时间观测器的有限时间收敛的特点。通过引入有限时间控制的定义进而证明有限时间扩张状态观测器有限时间稳定性，即设计观测器参数来保证观测误差系统的齐次性；状态误差系统的渐近稳定性由矩阵李雅普诺夫函数证明，从而得到其有限时间收敛的特性。对比数值仿真进一步说明该方法的优越性和有效性。
　　本研究建立了以DSP芯片为控制核心，以Elmo为伺服电机的驱动，并完成速度和电流闭环控制。首先对动中通天线伺服系统结构及工作原理进行介绍，分别对直流伺服电机，传感器等元件进行分析并在此基础上得到动中通天线伺服系统的数学模型。将上述设计的基于有限时间扩张状态观测器的自抗扰控制算法成功应用于所搭建的动中通伺服系统平台。然后在动中通天线伺服系统上进行相关仿真与试验，通过对比得到仿真试验结果并在此基础上给出性能分析，说明基于提出的算法建立的控制器在处理扰动和跟踪性能的有效性和优越性。

目录

声明

符号表

第1章 绪论

1.1 课题背景研究及意义

1.2 研究现状

1.3 论文主要内容

第2章 有限时间扩张状态观测器设计

2.1 自抗扰控制

2.2 有限时间扩张状态观测器

2.3 有限时间扩张状态观测器收敛性

2.4 仿真结果

2.5 本章小结

第3章 动中通天线伺服系统的结构与模型

3.1 引言

3.2 伺服系统结构组成

3.3 伺服系统建模

3.4 本章小结

第4章 动中通天线伺服系统的仿真与试验

4.1 基于有限时间扩张状态观测器的自抗扰控制实现

4.2 算法仿真结果分析

4.3 算法在伺服系统中的实现

4.4 本章小结

第5章结论与展望

展望：

参考文献

附录

发表论文和参加科研情况说明

致谢