简述四种干扰观测器（四）：基于扩张状态观测器的干扰观测器

开启干扰观测器系列，这个系列将简述四种常用的干扰观测器的原理以及应用场景。

分别为：

1基于名义逆模型的干扰观测器；

2基于非线性观测器的干扰观测器；

3基于状态观测器的干扰观测器；

4基于扩张状态观测器的干扰观测器。

大家可以根据系统本身的特性来选择最适用的观测器。

介绍最后一种干扰观测器，扩张状态观测器，这也是自抗扰控制系列的前奏。

上一篇文章中介绍以电机为背景的全阶状态观测器，这次以最广泛应用的二阶系统为例介绍通用的线性观测器。非线性的扩张状态观测器将在自抗扰控制中介绍。

以上是简述观测器，观测器是现代控制理论中非常关键的部分，是LQR或者MPC等控制策略中的重要组成，水很深。

接下来介绍扩张状态观测器。带着两个问题，一是如何扩张状态，二是扩张了什么状态。

以上图中的二阶系统为例。

如果将输出y设定为位置，则输入u则是力，或者等效为加速度，而总干扰力f也是直接作用在被控对象上，与u的合力的二次积分即是y。这样的作用力与扰动力分离的思想，是想把被控对象校正成积分串联系统，达到超调和震荡很小的目的。

可见，是将除了输入u之外扰动力独立出一个状态变量。

至此为止，扩张状态观测器就是简略介绍完成了，更深入的介绍将在自抗扰控制系列中阐述，包括基于模型的扩张状态观测器，非线性反馈的扩张状态观测器，频域分析等等。

总结：

1这种观测器更适合接近积分串联系统的控制，比如电机控制，四旋翼控制。

2要求是干扰力是有界的，可以不连续或者非线性

3观测器带宽最好是控制器带宽的3-5倍。

4 参数b要准确一些，一倍以内的误差还可以接受。a1和a2的可以是未知的。

5 离散化最优是双线性离散化，有些文献中说ZOH方法很好，不要信。

6 状态空间的双线性离散化方法在自抗扰控制系列我将详细介绍

欢迎指正讨论，转载请注明，认同请点赞。

为什么那么多人都是只收藏不点赞不评论啊！

麻烦大家给我一个反馈