本書聚焦于光電跟蹤系統在復雜擾動環(huán)境下的擾動抑制和視軸穩(wěn)定，系統地開展了擾動觀測方法的創(chuàng)新設計與實驗驗證。全書共7章，內容涵蓋光電跟蹤系統的發(fā)展背景、擾動因素分析、數學建模、多種擾動觀測與補償方法的提出及驗證。書中詳細介紹了基于不同控制策略的擾動觀測器設計，包括虛擬多閉環(huán)控制、正向模型擾動觀測器、部分補償式擾動觀測器、全補償式擾動觀測器等，顯著提升了系統的擾動抑制能力。此外，還探討了基于擴張狀態(tài)觀測器的多種改進方法，如相位超前補償、自適應反步控制、基于跟蹤誤差的觀測器結構以及二次擴張狀態(tài)觀測器，有效地解決了相位滯后、殘余擾動等問題。針對窄帶、大幅值周期性擾動問題，書中提出了改進型重復控制器、誤差觀測器及自適應窄帶擾動觀測器，顯著提升了特定頻率擾動的抑制效果。最后，結合串級自抗擾控制、模糊擴張狀態(tài)觀測器和分數階控制理論，提出了多種混合抗擾策略，有效地改善了系統的抗擾能力和穩(wěn)定裕度。
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1997.09~2001.06 重慶大學 學士
2005.09~2012.06 中國科學院研究生院 博士
2001.07~至今 中國科學院光電技術研究所光學作為通訊作者、第一作者發(fā)表論文53篇，其中SCI檢索49篇、SSCI檢索0篇、EI檢索52篇，CSSCI檢索0篇、其他核心期刊檢索3篇四川省青年科技聯合會常務理事，IEEE Member，光學學會高級會員
目錄
序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 光電跟蹤系統擾動觀測研究背景及意義 1
1.1.1 光電跟蹤系統國內外發(fā)展及應用 1
1.1.2 光電跟蹤系統擾動觀測研究意義.10
1.2 光電跟蹤系統中影響平臺慣性穩(wěn)定因素的概述 11
1.2.1 外部擾動特征分布 11
1.2.2 被動機械隔振特性 14
1.2.3 主動穩(wěn)定控制方法 15
1.3 光電跟蹤系統擾動抑制研究現狀 17
1.3.1 光電跟蹤系統基于反饋閉環(huán)控制的擾動抑制研究現狀 17
1.3.2 光電跟蹤系統擾動觀測研究現狀 19
1.4 光電跟蹤系統擾動觀測挑戰(zhàn) 24
1.5 本書體系結構.25
第2章 基礎理論知識 28
2.1 傳遞函數 28
2.2 狀態(tài)空間方程.29
2.3 傳遞函數和狀態(tài)空間方程轉換 31
2.3.1 傳遞函數到狀態(tài)空間方程 31
2.3.2 狀態(tài)空間方程到傳遞函數 33
2.4 光電跟蹤系統的數學模型 34
2.4.1 理論建模法 34
2.4.2 實驗辨識法 37
2.5 擾動觀測理論.39
2.5.1 擾動觀測器基礎 39
2.5.2 擴張狀態(tài)觀測器基礎 40
2.6 穩(wěn)定性理論 46
2.6.1 Lyapunov穩(wěn)定性判據 46
2.6.2 小增益定理 48
2.7 多回路閉環(huán)控制系統 50
2.8 本章小結 52
第3章 光電跟蹤系統擾動測量和擾動觀測器策略 53
3.1 基于擾動測量前饋的虛擬多閉環(huán)控制 54
3.1.1 問題描述 54
3.1.2 傳感器融合濾波 54
3.1.3 控制設計 57
3.1.4 性能分析 60
3.1.5 仿真與實驗驗證 64
3.2 基于加速度測量的正向模型擾動觀測器 72
3.2.1 問題描述 72
3.2.2 控制設計 73
3.2.3 性能分析 75
3.2.4 魯棒性分析 77
3.2.5 仿真與實驗驗證 78
3.3 基于慣性穩(wěn)定的部分補償式擾動觀測器 81
3.3.1 問題描述 81
3.3.2 控制設計 83
3.3.3 穩(wěn)定性約束 84
3.3.4 性能分析 85
3.3.5 仿真與實驗驗證 92
3.4 基于慣性穩(wěn)定的全補償式擾動觀測器 96
3.4.1 問題描述 96
3.4.2 控制設計 96
3.4.3 穩(wěn)定性約束 97
3.4.4 性能分析 100
3.4.5 仿真與實驗驗證 106
3.5 本章小結 111
第4章 光電跟蹤系統擴張狀態(tài)擾動觀測與補償策略 112
4.1 基于模型構造擴張狀態(tài)的虛擬雙閉環(huán)反饋控制112
4.1.1 問題描述 112
4.1.2 控制設計 113
4.1.3 仿真與實驗驗證 116
4.2 基于擾動壓縮的二次擴張狀態(tài)觀測器方法 119
4.2.1 問題描述 119
4.2.2 控制設計 120
4.2.3 穩(wěn)定性約束 122
4.2.4 性能分析 127
4.2.5 仿真與實驗驗證 130
4.3 基于改進反步策略的多通道相位補償自抗擾控制 135
4.3.1 問題描述 135
4.3.2 控制設計 138
4.3.3 穩(wěn)定性分析 143
4.3.4 仿真與實驗驗證 144
4.4 基于跟蹤脫靶量的擴張狀態(tài)擾動觀測方法 148
4.4.1 問題描述 148
4.4.2 控制設計 149
4.4.3 穩(wěn)定性約束 150
4.4.4 仿真驗證 153
4.5 本章小結 155
第5章 光電跟蹤系統窄帶擾動抑制策略 157
5.1 基于諧波擾動抑制的改進型重復控制 158
5.1.1 問題描述 158
5.1.2 控制設計 159
5.1.3 性能分析 160
5.1.4 魯棒性分析 164
5.1.5 實驗驗證 166
5.2 基于改進型重復控制的誤差觀測器 168
5.2.1 問題描述 168
5.2.2 控制設計 168
5.2.3 穩(wěn)定性約束 170
5.2.4 性能分析與仿真 172
5.2.5 實驗驗證 177
5.3 自適應窄帶擾動觀測器 180
5.3.1 問題描述 180
5.3.2 控制設計 181
5.3.3 性能分析 183
5.3.4 魯棒性分析 186
5.3.5 仿真與實驗驗證 187
5.4 本章小結 190
第6章 復合擾動和分數階擾動抑制策略 191
6.1 基于部分補償式擾動觀測器的串級自抗擾控制方法 191
6.1.1 問題描述 191
6.1.2 控制設計 192
6.1.3 穩(wěn)定性約束 194
6.1.4 性能分析 198
6.1.5 仿真與實驗分析 202
6.2 基于模糊系統的擴張狀態(tài)觀測器控制方法 209
6.2.1 問題描述 209
6.2.2 控制設計 210
6.2.3 穩(wěn)定性約束 212
6.2.4 仿真與實驗分析 215
6.3 基于分數階控制的擾動抑制方法 221
6.3.1 問題描述 221
6.3.2 分數階微積分的數學定義 221
6.3.3 分數階系統的穩(wěn)定性定理 222
6.3.4 控制設計 223
6.3.5 仿真與實驗分析 227
6.4 本章小結 231
第7章 總結與展望 232
7.1 總結 232
7.2 展望 234
7.2.1 光電跟蹤系統中抗擾技術的應用展望 234
7.2.2 新技術的引入與新的控制框架 235
參考文獻 238
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