摘要：针对传统伺服系统运行中受扰动的问题，提出了基于干扰观测器的改进PID控制方法。通过干扰观测器来补偿扰动对伺服系统运行的影响，提高系统的跟踪精度。仿真和实验结果表明，该控制方法可有效提高系统的跟踪精度，增强伺服控制系统的适应性和鲁棒性。
关键词：干扰观测器；伺服控制系统；PID控制
中文分类号：TP302 文献标识码：B
Research on PID control method based on the disturbance observer for servo system
ZHONG Meng-wei
( Department of Automation and Electronic Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042,China)
Abstract: To solve the problems when the traditional servo control system was disturbed, an improved PID control method based on disturbance observer was proposed. To compensate the disturbance and improve the tracking accuracy of the servo system by the disturbance observer. The simulation and experimental results show that the control method can effectively improve the tracking accuracy of the system and enhances the adaptability and robustness of the servo system.
Key words: disturbance observer; servo system; PID
1引言
随着高新技术的应用与发展，对控制系统性能的要求越来越高。在伺服系统[1]的设计中，在系统参数变化以及外界扰动的干扰下的伺服控制系统的干扰抑制性能和鲁棒性能是非常重要的[2]。采用常规PID控制难以达到令人满意的控制效果。为了提高伺服控制系统的控制精度和鲁棒性，本文提出了基于干扰观测器的改进PID控制方法[3]。该方法能够很好地提高系统的跟踪精度，同时引入干扰观测器，可对系统的摩擦干扰进行很好地抑制，提高系统的鲁棒性。
2干扰观测器的设计原理
干扰观测器[4]的基本思想是，将外部力矩干扰及模型参数变化造成的实际对象与名义模型输出的差异等效到控制输入端，即观测出等效干扰。在控制中引入等效的补偿，实现对干扰完全控制。基本结构如图1所示：
3干扰观测器的设计原理
4仿真研究
图5 无干扰观测器时的正弦跟踪
图6 有干扰观测器时的正弦跟踪
5结论
从仿真曲线中可以发现，采用常规PID控制时，在跟踪期望信号过程中，有强烈的极限环振荡且不能很好地跟踪期望信号；而采用PID与干扰观测器的组合控制在跟踪期望信号过程中，干扰观测器对系统和测量信号具有较好的抑制作用，系统的极限环振荡现象消失、其能较好地跟踪期望信号。因此，该控制系统具有较强的适应性和鲁棒性。
参考文献
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