[发明专利]一种基于H∞原理的扰动观测器的吊舱系统的扰动补偿方法

权利要求书

1.一种基于H∞原理的扰动观测器的吊舱系统的扰动补偿方法，其特征在于：

(1)将吊舱系统面临的机械耦合、摩擦和外界扰动归结成一个总扰动，而不分别进行补偿；

(2)在吊舱系统的速度回路和电路回路之间引入标准的扰动观测器结构，扰动观测器包括真实平台的标称模型和前馈滤波器Q，其中滤波器Q是基于H∞原理设计得到的；

其中，Q滤波器的鲁棒设计过程为：

首先定义基于范数的Q滤波器的代价函数为：

其中，W_C代表扰动观测器低频的扰动抑制能力，W_Q反映了对系统高频噪声的抑制能力；通过定义一个伪开环函数和闭环性能约束指标来将上述代价函数转换成一个标准的H∞问题，以便于使用Matlab函数工具求解。

2.根据权利要求1所述的基于H∞原理的扰动观测器的吊舱系统的扰动补偿方法，其特征在于：所述Q滤波器的鲁棒设计过程包括：

步骤(1)，定义DOB的代价函数；

步骤(2)，对DOB的代价函数进行鲁棒求解；

步骤(3)，确定权函数W_C和W_Q；

步骤(4)，得到最终鲁棒的Q滤波器。

3.根据权利要求2所述的基于H∞原理的扰动观测器的吊舱系统的扰动补偿方法，其特征在于：所述步骤(1)包括：

步骤1、根据DOB结构，定义DOB的灵敏度函数S_DOB和互补灵敏度函数T_DOB为

其中，Δ表示对象的摄动量，它的变化幅值的绝对值要求小于1，P_n表示实际平台的标称模型；假定Δ＝0，那么S_DOB＝1-Q，T_DOB＝Q；此时，DOB的信号关系表示为

y＝P_nu-Qξ-P_n(1-Q)d (3)

其中，u为输入信号，ξ为系统的噪声输入，d为扰动，y为输出信号；基于H∞原理定义DOB的代价函数

其中，权函数W_C代表低频的扰动抑制性能，它的逆描述了期望的低频灵敏度，限制了不确定性模型的上界；权函数W_Q的逆表示的是DOB对噪声的抑制性能。

4.根据权利要求2所述的基于H∞原理的扰动观测器的吊舱系统的扰动补偿方法，其特征在于：所述步骤(2)包括：

首先定义一个伪开环函数并且L＝Q(1-Q)^-1；那么进一步得到Q＝L(1+L)^-1，1-Q＝(1+L)^-1；因此，得到一个新的DOB的代价函数

其中，为一个伪对象平台，当不含有任何不稳定零极点时，的选择被唯一确定；而K是一个能被DGKF求解器求解的鲁棒控制器。