线性扩张状态观测器及其高阶形式的性能分析

邵星灵¹，王宏伦²

1. 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院2. 北京航空航天大学飞行器控制一体化技术国家重点实验室

摘 要：扩张状态观测器(ESO)作为自抗扰控制(ADRC)的核心组件,其自身及高阶扩展形式的性能分析与评估至关重要.借助Lyapunov逆定理证明了任意扩张阶数下线性扩张状态观测器(LESO)重构状态误差的收敛性,并得出了观测误差上界与扩张阶数的定量关系式;在分别考虑扩张阶数、观测器带宽以及剪切频率的情况下,探讨了高阶及传统LESO的动态响应、干扰抑制能力与观测器参数间的关系;最后,结合改进的ADRC控制器,在估计能力、峰值现象的抑制、滤噪性能等方面对高阶及传统LESO进行了性能评估与仿真验证.所得出的结论可为ADRC应用中ESO的选取提供有效的理论依据.

关键词：扩张状态观测器;高阶线性扩张状态观测器;滤噪性能;峰值现象;扩张阶数;