非线性系统的动态面自抗扰控制器设计及应用

李娟，邱军婷，高海涛

(哈尔滨工程大学 自动化学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

非线性系统的动态面自抗扰控制器设计及应用

李娟，邱军婷，高海涛

(哈尔滨工程大学 自动化学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

针对一类具有严格反馈形式的非线性系统的控制问题，本文将动态面控制技术和自抗扰控制技术相结合，提出了动态面自抗扰控制算法。控制器包括三个功能：利用跟踪微分器给出期望信号以及其一阶导；利用扩张状态观测器估计外界扰动；扰动补偿。该控制器有效避免了传统反步法中出现的“微分爆炸”现象，并避免了控制器设计对系统数学模型的精确要求。依据李亚普洛夫稳定性理论进行控制器设计，并对扩张状态观测器和动态面部分进行了稳定性分析。通过水下无人航行器模型仿真，仿真结果表明：航迹误差在(-4,4)范围内，验证了该控制算法的有效性。

线性系统； 动态面控制； 跟踪微分器； 观测器； 扰动补偿； 自抗扰控制； 鲁棒性； 水下无人航行器

近年来，非线性系统的研究备受关注。特别是针对一类具有严格反馈形式的非线性系统，已经取得了很多研究成果。其中，反步法是解决这类系统控制器设计问题的重要方法，以及与自适应等相结合的反步法技术已经比较成熟[1-3]。但对于高阶系统而言，反步法存在缺陷，对虚拟控制量求导的过程中会出现“微分爆炸”现象。韩京清提出了自抗扰控制器，介绍了自抗扰控制器的应用。验证了自抗扰控制器的适应性和鲁棒性，并给出了自抗扰控制器的最大特点[4]。……