高阶非线性不确定系统中的线性自抗扰控制

简介：
本研究探讨了在复杂且充满不确定性因素的高阶非线性系统中应用线性自抗扰控制策略的有效性和优越性。通过理论分析和实验验证，展示了该方法能够有效提高系统的稳定性和鲁棒性能，在工业自动化、机器人技术等领域具有广泛的应用前景。 针对一类具有内部动态与外部扰动未知的单输入单输出（SISO）高阶非线性系统，本段落提出了一种通用的线性自抗扰控制方案。该方案基于单一参数调节的高增益观测器思想，设计了线性跟踪微分器、线性扩张状态观测器和线性状态误差反馈控制律。 通过利用Lagrange中值定理与Cauchy-Schwarz不等式，将系统总扰动的导数值转换为关于估计误差和跟踪误差的函数形式。这解决了由于系统增益未知而导致难以预先确定控制量导数的问题。 基于Lyapunov稳定性理论，证明了闭环系统的误差信号是有界的，并进一步分析得出：随着观测器增益增大，系统估计误差与跟踪误差均可减小至无限接近于零的程度。 仿真对比结果显示该方案的有效性。相较于韩式自抗扰控制方法而言，本段落提出的方案具有结构简单、调节参数少以及易于工程实现的优点。