【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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在控制系統(tǒng)擾動(dòng)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(jí)期刊ISA Transactions(IF 6.3)。論文第一作者為西安光機(jī)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(jī)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(xiàng)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(jì)中面臨的關(guān)鍵難題之一。擾動(dòng)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(dòng)補(bǔ)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(shí)驗(yàn)和工業(yè)應(yīng)用表明，采用DOB和ESO擾動(dòng)補(bǔ)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(shì)。DOB和ESO在形式和作用上極其相似，但二者的優(yōu)缺點(diǎn)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(qiáng)的擾動(dòng)補(bǔ)償效果，但都未能取得令人滿意的結(jié)果。現(xiàn)有的擾動(dòng)補(bǔ)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(duì)這一問題，研究團(tuán)隊(duì)通過將ESO轉(zhuǎn)換為頻域形式，并用DOB的擾動(dòng)補(bǔ)償機(jī)制對(duì)ESO的估計(jì)誤差進(jìn)行補(bǔ)償，從而使ESO獲得更強(qiáng)的擾動(dòng)補(bǔ)償能力。在此基礎(chǔ)上，對(duì)ESO形式進(jìn)行改良，并將其置于內(nèi)模控制框架內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了ESO和DOB的統(tǒng)一和融合，從而提出了一種魯棒內(nèi)模控制方法(RIMC)。最后，將RIMC應(yīng)用到由柔性機(jī)械臂構(gòu)成的雙慣量系統(tǒng)控制當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，RIMC在魯棒性、諧振抑制和擾動(dòng)抑制方面具備顯著優(yōu)勢(shì)。該項(xiàng)成果有望應(yīng)用于柔性機(jī)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(yùn)動(dòng)控制等方面。
 

圖 擾動(dòng)抑制性能(左)和諧振抑制性能(右)對(duì)比
 

圖 魯棒性對(duì)比(不同條件下誤差RMS)
 

　　該成果得到中國科學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金的大力支持。