线性自抗扰控制器的噪声抑制改进研究

张敏捷，杨 雷，侯砚泽，石 泳，左 光

(北京空间技术研制试验中心，北京 100094)

0 引 言

自抗扰控制技术继承和发扬传统PID控制的长处，借鉴和吸收现代控制理论先进成果，在过去三十年的发展过程中，既取得了丰富的理论研究成果，也在工程实践中获得了广泛应用。韩京清[1-2]在发展了非线性跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性PID的基础上，系统提出了自抗扰控制器。Gao[3]引入带宽的概念将自抗扰控制器线性化，为自抗扰控制技术的系统化工程应用铺平了道路。Guo等[4-5]系统证明了自抗扰控制器的时域稳定性问题。孙明玮等[6-7]和杨瑞光等[8]深入研究了自抗扰控制器在飞行控制中的应用。赵坤等[9]针对再入弹头级联系统，设计扩张状态观测器对子系统各通道内的综合不确定性进行实时观测，并予以动态补偿，实现各通道的解耦控制。聂文明等[10]针对固体导弹助推段设计问题，采用扩张状态观测器实时估计系统建模误差与外部干扰，提出一类考虑质心运动与绕质心运动间的耦合作用的自抗扰制导控制一体化设计方法。杨茗棋等[11]针对基于电磁力的集群航天器构形维持控制问题，利用自抗扰控制器对集群航天器相对运动位置、速度进行实时估计，同时对模型不确定性和外部干扰进行估计和补偿，仿真表明其快速性和抗扰性都明显优于有限时间控制。

自抗扰控制的核心是扩张状态观测(Extended state observer，ESO)。提高扩张状态观测器的增益能提高ESO的收敛速度和估计能力，但高增益也会带来显著的噪声放大问题。……