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1、卡尔曼滤波抗积分饱和PDF控制系统研究鄢华林,等卡尔曼滤波抗积分饱和PDF控制系统研究ResearchonKalmanFilteringAnti-integralSaturationPDFControlSystem鄢华林祁圣民(江苏科技大学机械工程学院,江苏镇江212003)摘要:针对非接触式登船梯控制系统在实际工作中不可避免地受到干扰信号的影响这一问题,提出了卡尔曼滤波抗积分饱和PDF控制系统。该控制系统主要由PDF控制器、抗积分饱和控制器和卡尔曼滤波器三个部分组成。卡尔曼滤波抗积分饱和PDF控制系统具有优良的控制性能和动态
2、品质。该控制系统能快速跟踪设定的参考信号且无超调与振荡出现,同时能抑制白噪声的污染。仿真结果表明,该控制系统提高了系统的自适应与鲁棒性。关键词:伪微分控制PDF抗积分饱和卡尔曼滤波Matlab仿真中图分类号:TP13文献标志码:ADOI:10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201502002Abstract:Inpracticaloperation,thenon-contactcontrolsystemofboardingladderisinevitablyaffectedbyinterferences
3、ignals,thedesignofKalmanfilteringanti-integralsaturationPDFcontrolsystemisproposed.Thiscontrolsystemmainlyconsistsofthreeparts,i.e.,PDFcontroller,anti-integralsaturationcontrollerandKalmanfilter.Thiscontrolsystempossessesexcellentcontrolperformanceanddynamicquality,
4、itcanfasttrackthereferencesignalwithoutovershootoroscillation,andwhitenoisepollutioncanberestrained.Theresultofsimulationindicatesthatthecontrolsystemimprovestherobustnessandadaptationofthesystem.Keywords:Pseudo-differentialcontrolPseudo-derivativefeedback(PDF)Anti-
5、integralsaturationKalmanfilteringMatlabsimulation微分反馈算法在前向通道中只有积分运算,如果被控0引言系统的阶次为n,则整个控制系统将会变成(n+1)次。非接触登船梯是一个复杂的多输入多输出非线性从稳定性与可控性的角度来考虑,对n阶被控系统,必系统,使用常规的控制算法如PI和PID,实现上虽然须提供被控变量的n阶微分。在仿真试验中微分的实非常简单方便,但难以保证登船梯具有良好的动态和现很容易,但是在工程上高阶微分很难实现,而且微分静态品质。为了提高非接触式登船梯跟踪性能,采用作用
6、会增强信号中的噪声。为了降低微分对噪声信号抗积分饱和伪微分反馈控制(pseudo-derivative-的放大,又不影响微分的功效,对微分反馈进行了改feedback,PDF)算法。此算法自适应能力强,且对被控进,如图1与图2所示。对象的数学模型精度要求不是很高,参数整定方便。由于海上的工作环境比较恶劣,非接触式登船梯工作中经常受到干扰信号的影响,导致其信号中常含有高频干扰,使得控制品质下降。为了获取需要的信号,需要对控制信号与反馈信号进行滤波处理。卡尔图1微分反馈控制算法曼滤波作为一种重要的最优估计理论被广泛应用于导Fig.
7、1Differentialfeedbackcontrolalgorithm[1]航、控制、目标跟踪等领域。本文主要对存在控制过程噪声与测量噪声时的控制问题进行了研究。1卡尔曼滤波抗积分饱和PDF算法1.1PDF算法简介图2伪微分控制算法PDF控制算法是微分反馈控制算法的改进算法,Fig.2PDFcontrolalgorithm修改稿收到日期:2014-06-20。从图1可以看出,对于二阶被控系统,输出信号C第一作者鄢华林(1957-),男,1980年毕业于江苏大学机械工程专的微分的积分仍然是C,所以没有必要对C进行微分业,获学
8、士学位,教授;主要从事电液伺服控制、海洋装备、系留装置的研究。运算后再进行积分运算,且工程上应尽量避免微分运《自动化仪表》第36卷第2期2015年2月5卡尔曼滤波抗积分饱和PDF控制系统研究鄢华林,等算。从图2可以看出,M(t)的值与图1中是相同的,为测量系统的参数,对于多测
