本书聚焦于光电跟踪系统在复杂扰动环境下的扰动抑制和视轴稳定，系统地开展了扰动观测方法的创新设计与实验验证。全书共7章，内容涵盖光电跟踪系统的发展背景、扰动因素分析、数学建模、多种扰动观测与补偿方法的提出及验证。书中详细介绍了基于不同控制策略的扰动观测器设计，包括虚拟多闭环控制、正向模型扰动观测器、部分补偿式扰动观测器、全补偿式扰动观测器等，显著提升了系统的扰动抑制能力。此外，还探讨了基于扩张状态观测器的多种改进方法，如相位超前补偿、自适应反步控制、基于跟踪误差的观测器结构以及二次扩张状态观测器，有效地解决了相位滞后、残余扰动等问题。针对窄带、大幅值周期性扰动问题，书中提出了改进型重复控制器、误差观测器及自适应窄带扰动观测器，显著提升了特定频率扰动的抑制效果。最后，结合串级自抗扰控制、模糊扩张状态观测器和分数阶控制理论，提出了多种混合抗扰策略，有效地改善了系统的抗扰能力和稳定裕度。
样章试读
目录
- 目录
序言
前言
第1章 绪论 1
1.1 光电跟踪系统扰动观测研究背景及意义 1
1.1.1 光电跟踪系统国内外发展及应用 1
1.1.2 光电跟踪系统扰动观测研究意义.10
1.2 光电跟踪系统中影响平台惯性稳定因素的概述 11
1.2.1 外部扰动特征分布 11
1.2.2 被动机械隔振特性 14
1.2.3 主动稳定控制方法 15
1.3 光电跟踪系统扰动抑制研究现状 17
1.3.1 光电跟踪系统基于反馈闭环控制的扰动抑制研究现状 17
1.3.2 光电跟踪系统扰动观测研究现状 19
1.4 光电跟踪系统扰动观测挑战 24
1.5 本书体系结构.25
第2章 基础理论知识 28
2.1 传递函数 28
2.2 状态空间方程.29
2.3 传递函数和状态空间方程转换 31
2.3.1 传递函数到状态空间方程 31
2.3.2 状态空间方程到传递函数 33
2.4 光电跟踪系统的数学模型 34
2.4.1 理论建模法 34
2.4.2 实验辨识法 37
2.5 扰动观测理论.39
2.5.1 扰动观测器基础 39
2.5.2 扩张状态观测器基础 40
2.6 稳定性理论 46
2.6.1 Lyapunov稳定性判据 46
2.6.2 小增益定理 48
2.7 多回路闭环控制系统 50
2.8 本章小结 52
第3章 光电跟踪系统扰动测量和扰动观测器策略 53
3.1 基于扰动测量前馈的虚拟多闭环控制 54
3.1.1 问题描述 54
3.1.2 传感器融合滤波 54
3.1.3 控制设计 57
3.1.4 性能分析 60
3.1.5 仿真与实验验证 64
3.2 基于加速度测量的正向模型扰动观测器 72
3.2.1 问题描述 72
3.2.2 控制设计 73
3.2.3 性能分析 75
3.2.4 鲁棒性分析 77
3.2.5 仿真与实验验证 78
3.3 基于惯性稳定的部分补偿式扰动观测器 81
3.3.1 问题描述 81
3.3.2 控制设计 83
3.3.3 稳定性约束 84
3.3.4 性能分析 85
3.3.5 仿真与实验验证 92
3.4 基于惯性稳定的全补偿式扰动观测器 96
3.4.1 问题描述 96
3.4.2 控制设计 96
3.4.3 稳定性约束 97
3.4.4 性能分析 100
3.4.5 仿真与实验验证 106
3.5 本章小结 111
第4章 光电跟踪系统扩张状态扰动观测与补偿策略 112
4.1 基于模型构造扩张状态的虚拟双闭环反馈控制112
4.1.1 问题描述 112
4.1.2 控制设计 113
4.1.3 仿真与实验验证 116
4.2 基于扰动压缩的二次扩张状态观测器方法 119
4.2.1 问题描述 119
4.2.2 控制设计 120
4.2.3 稳定性约束 122
4.2.4 性能分析 127
4.2.5 仿真与实验验证 130
4.3 基于改进反步策略的多通道相位补偿自抗扰控制 135
4.3.1 问题描述 135
4.3.2 控制设计 138
4.3.3 稳定性分析 143
4.3.4 仿真与实验验证 144
4.4 基于跟踪脱靶量的扩张状态扰动观测方法 148
4.4.1 问题描述 148
4.4.2 控制设计 149
4.4.3 稳定性约束 150
4.4.4 仿真验证 153
4.5 本章小结 155
第5章 光电跟踪系统窄带扰动抑制策略 157
5.1 基于谐波扰动抑制的改进型重复控制 158
5.1.1 问题描述 158
5.1.2 控制设计 159
5.1.3 性能分析 160
5.1.4 鲁棒性分析 164
5.1.5 实验验证 166
5.2 基于改进型重复控制的误差观测器 168
5.2.1 问题描述 168
5.2.2 控制设计 168
5.2.3 稳定性约束 170
5.2.4 性能分析与仿真 172
5.2.5 实验验证 177
5.3 自适应窄带扰动观测器 180
5.3.1 问题描述 180
5.3.2 控制设计 181
5.3.3 性能分析 183
5.3.4 鲁棒性分析 186
5.3.5 仿真与实验验证 187
5.4 本章小结 190
第6章 复合扰动和分数阶扰动抑制策略 191
6.1 基于部分补偿式扰动观测器的串级自抗扰控制方法 191
6.1.1 问题描述 191
6.1.2 控制设计 192
6.1.3 稳定性约束 194
6.1.4 性能分析 198
6.1.5 仿真与实验分析 202
6.2 基于模糊系统的扩张状态观测器控制方法 209
6.2.1 问题描述 209
6.2.2 控制设计 210
6.2.3 稳定性约束 212
6.2.4 仿真与实验分析 215
6.3 基于分数阶控制的扰动抑制方法 221
6.3.1 问题描述 221
6.3.2 分数阶微积分的数学定义 221
6.3.3 分数阶系统的稳定性定理 222
6.3.4 控制设计 223
6.3.5 仿真与实验分析 227
6.4 本章小结 231
第7章 总结与展望 232
7.1 总结 232
7.2 展望 234
7.2.1 光电跟踪系统中抗扰技术的应用展望 234
7.2.2 新技术的引入与新的控制框架 235
参考文献 238
京公网安备 11010102004214号