高稳快速非线性-线性跟踪微分器设计

赵鹏; 姚敏立; 陆长捷; 胡友涛

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

高稳快速非线性-线性跟踪微分器设计

更新时间：2025-07-09

- 高稳快速非线性-线性跟踪微分器设计
- Design of Nonlinear-Linear Tracking Differentiator with High Stability and High Speed
- 西安交通大学学报 2011年45卷第8期页码：43-48
- 作者机构：
  
  第二炮兵工程学院602教研室,西安,710025
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  : 2010-12-21. 作者简介: 赵鹏(1983-),男,博士生;姚敏立(联系人),男,教授,博士生导师. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(61074072)
- DOI：
  中图分类号： TP273
- 网络首发：2011-08-10，
  
  纸质出版：2011
- 稿件说明：
移动端阅览
赵鹏, 姚敏立, 陆长捷, 等. 高稳快速非线性-线性跟踪微分器设计[J]. 西安交通大学学报, 2011,45(8):43-48.

Design of Nonlinear-Linear Tracking Differentiator with High Stability and High Speed[J]. 2011, 45(8): 43-48.
赵鹏, 姚敏立, 陆长捷, 等. 高稳快速非线性-线性跟踪微分器设计[J]. 西安交通大学学报, 2011,45(8):43-48. DOI：

Design of Nonlinear-Linear Tracking Differentiator with High Stability and High Speed[J]. 2011, 45(8): 43-48. DOI：

摘要

针对典型跟踪微分器函数形式复杂、稳定性差和输出振颤明显的问题

设计了一种改进的高稳定性快速收敛非线性-线性跟踪微分器(MTD). 首先通过引入非线性奇指数函数环节和线性函数环节构造MTD的跟踪函数

然后利用李雅普诺夫直接法和系统等价性证明MTD的全局渐近稳定性

最后通过对参数物理意义和参数变化对跟踪输出精度影响的分析得到MTD参数整定规则. 跟踪过程中

当状态与平衡点距离较远时

MTD以非线性环节为跟踪函数主体驱动状态向平衡点快速收敛

以提高系统输出的跟踪速度; 当状态与平衡点接近时

MTD以线性环节为跟踪函数主体驱动状态平稳逼近平衡点

以抑制系统输出振颤. 仿真表明

MTD参数容易整定

与典型跟踪微分器相比

MTD在系统稳定性、收敛速度和输出平稳性方面具有优势

且具有滤波功能.

Abstract

A modified nonlinear-linear tracking differentiator(MTD)with high stability and high speed is proposed to improve the performance of tracking differentiator(TD)with complicated function

poor stability and obvious chatter. A combination of a nonlinear odd exponent function and a linear function are introduced into the MTD as a tracking function

and then the global asymptotic stability of MTD is proved using Lyapunov's direct method and the equivalence of systems. The principle of parameter tuning is deduced through analyzing the physical meaning and effects of parameters on accuracy of system outputs. In the signal tracking process

the fast convergence to equilibrium point is mainly achieved by the nonlinear exponent function when the state is far away from the equilibrium point

and the linear function works as a main portion in the convergence to generate the output without chattering when the state is near the equilibrium point. Simulation results show that tuning of MTD parameters are simple

and that the performance of MTD is better than the classical TD in stability

tracking speed

smoothness of outputs and filtering.

关键词

Keywords

references

彭建亮, 孙秀霞, 董文翰, 等. 利用跟踪微分器构造机动目标估计模型[J]. 飞行力学,2010,28(3): 59-63.

PENG Jianliang, SUN Xiuxia, DONG Wenhan, et al. Constructing the maneuvering target estimation model with tracking differentiator [J]. Flight Dynamics, 2010, 28(3): 59-63.

成研, 秦永元, 周琪. 跟踪微分器在里程仪数据处理中的应用研究[J]. 弹箭与制导学报, 2010,30(3): 52-54.

CHENG Yan, QIN Yongyuan, ZHOU Qi. Research on application of tracking differentiator in data processing of odometer [J]. Journal of Projectiles, Rockets, Missiles and Guidance, 2010, 30(3): 52-54.

马中华, 吴国富, 陈敏. 跟踪微分系统解的研究[J]. 系统科学与数学,2009, 29(1): 43-52.

MA Zhonghua, WU Guofu, CHEN Min. Research on the system solution of tracking differentiator [J]. Journal of System Mathematic Science, 2009, 29(1): 43-52.

孙彪, 孙秀霞. 基于跟踪微分器的离散滑模控制器[J]. 控制与决策,2009, 24(10): 1517-1521.

SUN Biao, SUN Xiuxia. Discrete time sliding mode controller based on tracking differentiator [J]. Control and Decision, 2009, 24(10): 1517-1521.

韩京清. 自抗扰控制技术: 估计补偿不确定因素的控制技术[M]. 北京: 国防工业出版社,2008: 46-49.

HAN Jingqing. From PID to active disturbance rejection control [J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2009,56(3): 900-906.

韩京清, 王伟. 非线性跟踪-微分器[J]. 系统科学与数学,1994, 14(2): 177-183.

HAN Jingqing, WANG Wei. Nonlinear tracking-differentiator [J]. Journal of System Mathematic Science, 1994, 14(2): 177-183.

韩京清, 袁露林. 跟踪微分器的离散形式[J]. 系统科学与数学,1999, 19(3): 268-273.

HAN Jingqing, YUAN Lulin. The discrete form of tracking differentiator [J]. Journal of System Mathematic Science, 1999, 19(3): 268-273.

王新华, 陈增强, 袁著祉. 全程快速非线性跟踪-微分器[J]. 控制理论与应用,2003, 20(6): 875-878.

WANG Xinhua, CHEN Zengqiang, YUAN Zhuzhi. Nonlinear tracking-differentiator with high speed in whole course [J]. Control Theory Applications, 2003, 20(6): 875-878.

史永丽, 侯朝桢. 改进的非线性跟踪微分器设计[J]. 控制与决策, 2008, 23(6): 647-650.

SHI Yongli, HOU Chaozhen. Design of improved nonlinear tracking differentiator [J]. Control and Decision, 2008, 23(6): 647-650.

齐国元. 非线性系统新型估计器及其在控制中的应用[D]. 天津: 南开大学,2004.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

航空三级式发电系统非线性建模与硬件在环实现

用小波熵及非稳定周期轨道测量神经放电峰峰间期复杂性

分数阶域滤波在启停车过程转频振动分量提取中的应用

利用异结构同步对铁磁混沌电路的非线性反馈控制

一种非线性双稳态人体运动能量俘获技术