【儀表網 研發快訊】近日，中國科學院空間精密測量技術重點實驗室在控制系統擾動抑制前沿理論研究領域取得新進展。相關研究成果發表于儀器儀表領域頂級期刊ISA Transactions(IF 6.3)。論文第一作者為西安光機所光電跟蹤與測量技術研究室特別研究助理王帆，通訊作者為郭敏副研究員，西安光機所是第一完成和通訊單位，成都光電所程天霽博士參與此項研究工作。
控制系統中普遍存在的外部干擾和模型不確定性是限制控制系統達到理想性能的主要因素，因此干擾抑制是高性能控制器設計中面臨的關鍵難題之一。擾動觀測器(DOB)和擴展狀態觀測器(ESO)作為最具代表性的擾動補償方法，以其高性能和有效性廣泛應用于工業控制領域。眾多實驗和工業應用表明，采用DOB和ESO擾動補償方法的2自由度控制器在提升系統魯棒性、控制精度和快速性方面具備顯著優勢。DOB和ESO在形式和作用上極其相似，但二者的優缺點不同，現有理論研究試圖將二者統一到同一框架下或將二者融合獲得更強的擾動補償效果，但都未能取得令人滿意的結果。現有的擾動補償方法亦無法有效處理柔性系統中的諧振和模型不確定性問題。
針對這一問題，研究團隊通過將ESO轉換為頻域形式，并用DOB的擾動補償機制對ESO的估計誤差進行補償，從而使ESO獲得更強的擾動補償能力。在此基礎上，對ESO形式進行改良，并將其置于內模控制框架內，實現了ESO和DOB的統一和融合，從而提出了一種魯棒內模控制方法(RIMC)。最后，將RIMC應用到由柔性機械臂構成的雙慣量系統控制當中，實驗結果表明，RIMC在魯棒性、諧振抑制和擾動抑制方面具備顯著優勢。該項成果有望應用于柔性機器人、撲翼飛行器以及帶有柔性附件的大口徑空間望遠鏡精密運動控制等方面。
圖 擾動抑制性能(左)和諧振抑制性能(右)對比
圖 魯棒性對比(不同條件下誤差RMS)
該成果得到中國科學院重點實驗室基金的大力支持。
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