基于干扰观测器的倒立摆抗干扰反步控制研究

作者：李珺; 李艳芳^*; 王成华; 魏明鉴

来源：青岛大学学报(工程技术版), 2023, 38(04): 94-100.

DOI：10.13306/j.1006-9798.2023.04.014

• 单级直线倒立摆
• 干扰观测器
• 抗干扰
• 反步控制

针对单级直线倒立摆欠驱动性和易受干扰的特点，提出一种基于干扰观测器的倒立摆抗干扰反步控制方法。建立单级直线倒立摆系统的非线性数学模型，将其改写为受干扰时的形式。由于单级直线倒立摆的欠驱动性，当单级直线倒立摆的摆杆受到不确定干扰时，摆杆自身不能调节，需通过小车的位置运动间接调节控制，因此设计了非线性干扰观测器，对干扰进行实时估计，并基于干扰估计值和反步控制方法，利用Lyapunov稳定性理论，设计系统的虚拟控制量和控制量，得到基于干扰观测器的倒立摆抗干扰反步控制器，实现对干扰的抑制。为验证所提算法的有效性，采用文献[20]中单级直线倒立摆的具体参数进行仿真，并搭建Matlab/simulink仿真平台。仿真结果表明，基于干扰观测器的抗干扰反步控制器控制时，为使摆杆重新平衡，小车运动的幅度比基本的反步控制器控制时大约小3.5 m,说明该控制方法对瞬时阶跃信号干扰的抑制有效，具有一定的工程应用价值。

• 单位
  机电工程学院; 潍坊工程职业学院