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摘要
针对舵机伺服系统运行过程中存在复杂非线性以及信号输入时滞、使系统的精度降低，严重时甚至造成系统失稳的问题，提出了一种考虑输入时滞的自适应指令滤波输出反馈控制策略。首先，将系统中存在的输入时滞考虑为控制器信号输入时滞，给出舵机伺服系统状态方程，选用梯度下降法设计时滞估计律对未知时滞进行估计；其次，将系统中存在的复杂非线性统一为扰动，选用扩展状态观测器（Extended State Observer，ESO）加以估计，将观测的系统状态值用于设计控制量实现输出反馈控制；然后，选用指令滤波将高阶求导过程转化为求积分，实现信号滤波以抑制微分噪声；最后，基于Lyapunov-Krasovskii泛函稳定性定理证明控制器实现系统有界稳定。仿真及实验表明，所提的控制方法与传统反步控制方法、自抗扰控制和PID控制方法相比，响应时间分别提升92%、88%和51%，跟踪精度分别提升90%、84%和26%。
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单位南京理工大学; 上海航天控制技术研究所
