【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)院空間精密測量技術(shù)重點實驗室在控制系統(tǒng)擾動抑制前沿理論研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表于儀器儀表領(lǐng)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(shù)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(tǒng)中普遍存在的外部干擾和模型不確定性是限制控制系統(tǒng)達(dá)到理想性能的主要因素，因此干擾抑制是高性能控制器設(shè)計中面臨的關(guān)鍵難題之一。擾動觀測器(DOB)和擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)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(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。眾多實驗和工業(yè)應(yīng)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(tǒng)魯棒性、控制精度和快速性方面具備顯著優(yōu)勢。DOB和ESO在形式和作用上極其相似，但二者的優(yōu)缺點不同，現(xiàn)有理論研究試圖將二者統(tǒng)一到同一框架下或?qū)⒍呷诤汐@得更強的擾動補償效果，但都未能取得令人滿意的結(jié)果，F(xiàn)有的擾動補償方法亦無法有效處理柔性系統(tǒng)中的諧振和模型不確定性問題。
針對這一問題，研究團(tuán)隊通過將ESO轉(zhuǎn)換為頻域形式，并用DOB的擾動補償機制對ESO的估計誤差進(jìn)行補償，從而使ESO獲得更強的擾動補償能力。在此基礎(chǔ)上，對ESO形式進(jìn)行改良，并將其置于內(nèi)？刂瓶蚣軆(nèi)，實現(xiàn)了ESO和DOB的統(tǒng)一和融合，從而提出了一種魯棒內(nèi)？刂品椒(RIMC)。最后，將RIMC應(yīng)用到由柔性機械臂構(gòu)成的雙慣量系統(tǒng)控制當(dāng)中，實驗結(jié)果表明，RIMC在魯棒性、諧振抑制和擾動抑制方面具備顯著優(yōu)勢。該項成果有望應(yīng)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(yuǎn)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(xué)院重點實驗室基金的大力支持。
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