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优化控制系统的观测器设计与应用

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:控制系统大多数都是基于传感器来测量被控量的。它将传感器信号和控制系统其他知识相综合,以产生观测信号。观测器也可以提供观测得出的扰动信号,用来改善扰动响应。在其他情况下,观测器可以通过增扩廉价传感器性能来降低系统成本。观测器增加了系统的复杂性,并且需要计算资源。

优化控制系统的观测器设计与应用

控制系统大多数都是基于传感器来测量被控量的。实际应用中,传感器的存在总会有不足之处。例如,传感器价格昂贵,在许多情况下,传感器和与其相连的电缆是系统中最昂贵的部件之一;传感器因为环境苛刻等原因而无法安装或者因为被测量特殊性而无法进行测量;传感器本身存在确定性误差、有限的响应能力;传感器通常会引入明显的噪声,降低了控制系统的可靠性等。

观测器可以用来增扩或者取代控制系统中的传感器。它将传感器信号和控制系统其他知识相综合,以产生观测信号。在有些情况下,观测器的准确度可以比传感器高,或者说可以降低传感器固有的相位滞后。观测器也可以提供观测得出的扰动信号,用来改善扰动响应。在其他情况下,观测器可以通过增扩廉价传感器性能来降低系统成本。因此,它可以提供与高价传感器等效的性能。在极端情况下,观测器可以完全撤除传感器,这样就降低了传感器和与其相连线的成本,例如加速度反馈中,加速度可以用位置传感器来观测,以取消加速度传感器。(www.xing528.com)

观测器技术也不是万能的。观测器增加了系统的复杂性,并且需要计算资源。同传感器相比,特别是在运行过程中被控对象参数变化大时,它们的鲁棒性较差。但是,观测器的合理运用仍然可以提高性能,在许多情况下,它们还能同时降低成本或者提高稳定性。

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