[发明专利]基于误差补偿型扩张状态观测器的时延控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于误差补偿型扩张状态观测器的时延控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

时延控制器获取输入信号及跟踪微分器的各个输出状态，输出第一控制信号；

构建扩张状态观测器对输出位移的估计误差模型，基于第一控制信号、全扰动信号和扩张状态观测器的估计误差，将被控对象转化为积分器串联型形式，基于所述被控对象输出位移信号；

将所述位移信号输入至跟踪微分器中，得到纳米定位台各个状态的实时估计值；

将所述各个状态的实时估计值反馈至所述时延控制器中。

2.根据权利要求1所述的基于误差补偿型扩张状态观测器的时延控制方法，其特征在于，所述构建扩张状态观测器对位移的估计误差模型，包括以下步骤：

获取第一控制信号及全扰动信息，确定纳米定位台的输出位移；

基于所述输出位移、系统阶数以及第三控制信号，构建相应的扩张状态观测器，并得到扩张状态观测器的相关参数及带宽；

将纳米定位台的输出位移与扩张状态观测器的第一个估计状态相结合，得到扩张状态观测器关于第一状态估计误差；

将所述第一状态估计误差与所述第一控制信号相结合，得到第二控制信号；

将所述第二控制信号与全扰动信号相结合，得到第三控制信号；

将所述扩张状态观测器关于所有状态的误差方程组进行拉普拉斯变换，得到扩张状态观测器关于第一状态估计误差的频域表达式。

3.根据权利要求1或2所述的基于误差补偿型扩张状态观测器的时延控制方法，其特征在于，

所述纳米定位台的状态空间模型表示为：

其中，表示状态空间模型的已知部分，表示控制信号分布矩阵，表示全扰动信息，C表示系统的输出矩阵，y表示系统输出位移，u表示时延控制器输出，f表示未知扰动信息，n表示系统阶数。

4.根据权利要求1所述的基于误差补偿型扩张状态观测器的时延控制方法，其特征在于，将系统实际状态定义为输出位移及位移的各阶导数，表示为x₁＝y,...,x_n＝y^(n-1),x_n+1＝f则相应的扩张状态观测器表示为：

其中，z_i(i＝1...n+1)为扩张状态观测器的各个输出状态，表示扩张状态观测器的参数，ω_o表示扩张状态观测器的带宽，u表示第一控制信号，当ω_o接近预设阈值时，扩张状态观测器的各个输出状态接近线性自抗扰控制器的实际状态，即z_i→x_i(i＝1...n)。

5.根据权利要求1所述的基于误差补偿型扩张状态观测器的时延控制方法，其特征在于，

假设第一控制信号表示为：

结合输出位移模型得到第一输出位移，所述第一输出位移表示为：

则输出位移对应的第一扩张状态观测器的误差表示为：

将扩张状态观测器对第一状态估计误差进行拉普拉斯变换，得到扩张状态观测器的观测误差：

其中，E₁(s)和D₁(s)分别是e₁和d₁的拉普拉斯变换，l_ne₁是残余扰动d₁的低频近似。