分数阶干扰观测器研究

任何一个实际系统由于内部和外部的各种原因，它的参数和外部干扰都有很大的不确定性，这将对系统性能造成严重的影响，为了降低这些不确定性因素引起的控制品质严重下降，同时，保证系统的跟踪性能和抗干扰性能不变，本文采用改进的鲁棒二自由度控制结构一分数阶干扰观测器，来消除摩擦、模型不确定性、测量噪声等的干扰，提高系统的抗干扰性和鲁林性。本文主要工作如下：

（1）较为系统地介绍和分析了分数阶微积分的基本理论，对分数阶微积分的各种定义及其之间的转换进行了介绍。

（2）介绍了二自由度控制结构以及传统整数阶干扰观测器的设计方法.

（3）对分数阶Q滤，器的有理函数离散化、近似方法进行了详细的分析研究，给出不同方法下的仿真比较，研究表明采用改进的AL-Alaoui+CFE法时近似效果最好；对基于Oustaloup算法的分数阶Q滤波器的有理函数近似方法下，滤波器近似阶次的选择进行了详细推导验证。

（4）选取扭矩实验系统这一典型的工业伺服系统为实验平台，采用分数阶干扰观测器结构来验证其对振动和干扰的有效抑制作用。仿真结果表明，通过与传统的P控制器相比，分数阶干扰观测器更能满足系统对快速性、普林稳定性和抗干扰性能的要求。

总结全文，本文的创新点为：

（1）对分数阶Q滤波器的Oustaloup曲线拟合近似方法中滤波器近似阶次的选择进行详细分析验证，给出最为合适的近似阶次.

（2）以二惯性扭转实验系统为例，利用分数阶微积分理论知识设计出分数阶干扰观测器，更好地解决了普捧稳定性和干扰抑制能力的综合问题.

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