طراحی کنترلر خطی‌ساز مسیر مبتنی بر مشاهده‌گر حالت توسعه‌یافته تقویت شده با درنظرگرفتن اغتشاش‌های داخلی و خارجی

این مقاله یک ساختار کنترلی جدید با تلفیق مشاهده‌گر حالت توسعه‌یافته تقویت‌شده و کنترل خطی‌ساز مسیر برای مسئله ردیابی شتاب وسیله هوایی پیشنهاد می‌کند. به‌منظور بررسی پایداری سیستم متغیر با زمان خطی، بر اساس دینامیک خطای ردیابی محاسبه شده از بسط تیلور برای سیستم غیرخطی در امتداد مسیر موردنظر، یک قانون کنترلی مبتنی بر پس‌خورد خطی شده طراحی شده است. برای کاهش حساسیت عملکرد کنترل‌کننده به عدم قطعیت‌ها، مشاهده‌گر حالت توسعه‌یافته تقویت‌شده برای تخمین بردار خطای ردیابی و همچنین عدم قطعیت‌های سیستم شامل اغتشاش‌های خارجی و داخلی به صورت یکپارچه ایجاد شده است. در ادامه پایداری سیستم حلقه بسته پیشنهادی در حضور اغتشاش‌های خارجی و داخلی از طریق توابع لیاپانوف اثبات شده است. در انتها جهت بررسی اثربخشی روش کنترل‌کننده پیشنهادی، شبیه‌سازی عددی و خلبان خودکار شتاب برای وسیله هوایی طراحی و کارایی روش پیشنهادی نسبت به سایر روش‌های کنترلی نشان‌داده‌شده است. نتایج شبیه‌سازی با روش پیشنهادی در مقابل اغتشاش‌های داخلی مانند عدم قطعیت‌ در پارامتر‌های ساختاری، ضرایب آیرودینامیکی و همچنین عدم قطعیت‌های خارجی مانند تندباد نسبت به روش کنترلی مشاهده‌گر حالت توسعه‌یافته تقویت‌شده مبتنی بر فیدبک حالت و کنترل خطی‌ساز مسیر کلاسیک مقاوم‌تر است.

enhanced extended state observer based on trajectory linearization control for external and internal disturbances

this paper proposes a novel hybrid control framework by combing enhanced extended state observer with trajectory linearization control for air vehicle acceleration tracking problems. first, based on the tracking error dynamics derived by taylor expansion for the original nonlinear system along the desired trajectory, a feedback linearization-based control law is designed to stabilize a linear time-varying system. to reduce the controller performance sensitivity to uncertainties, with partial model information, an enhanced extended state observer is constructed to estimate the tracking error vector, as well as the uncertainties in an integrated manner. the closed-loop stability of the system under the proposed compound scheme is established. both numerical simulation studies and an application example of air vehicle acceleration autopilot design demonstrate the feasibility and efficacy of the proposed method.