基于干扰观测器的自抗扰控制方法研究(2)
说明在航天器姿态控制，自抗扰技术具有很好的应用前景。简言之，将自抗扰控制技术应用
于航天器姿态控制是具有广阔发展空间与应用前景的研究方向。
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 自抗扰控制(ADRC）研究现状
广义上，一切可以自行对所受干扰进行补偿处理从而加以抑制或消除的控制系统均可称
为自抗扰控制系统，或者说，系统具备自抗扰性能，这类方法便可成为自抗扰控制（Active
Disturbance Rejection Control，ADRC）。自抗扰控制技术的组成部分主要包括扩张状态观测
器（ESO），非线性误差反馈律设计，同时需要为输入的设定值信号设置过渡过程以抑制振
荡和超调并提取微分信号[1]
，最后在产生实际控制量之前根据所观测到的误差对控制量加以
补偿以消除干扰影响。该技术是一种估计并补偿控制系统中不确定量的控制技术。此外，自
抗扰方法也可以同其他控制方法结合起来以更好地发挥各自优点[2]
。目前除韩京清研究员之
外，亦有众多学者致力于自抗扰技术的研究。
自抗扰控制技术能够从根本上提高系统的控制品质和控制精度，具有较好的实用性，正
受到越来越多的重视，尤其是在需要高精度控制的航空航天和现代武器领域，已有众多的研
究致力于此。自抗扰控制最为重要的部分自然是扩张状态观测器(ESO)，它的观测能力直接决
定了系统的补偿能力，它能够有效的观测非线性系统中所含的内扰和外扰，因而也是众多学
者与研究人员的重点研究对象[3-6]
。近二十年的众多研究者中以韩京清研究员的研究最具代表
性和影响力，其众多研究成果[1][7][8][9]
为自抗扰技术开拓了巨大的发展空间，所著《自抗扰控制技术》一书较为系统和详尽地介绍自抗扰发展渊源并指出未来的发展方向与技术难点，众
多学者在其研究基础上对自抗扰控制方法的理论发展与实际应用进行延伸与深入拓展，文献
[2]更是将滑模控制与自抗扰技术相结合形成复合控制，以试图克服自抗扰控制估计能力受限
和滑模控制的抖振动等问题，拓展其理论广度与适用范围。自抗扰技术的精髓在于它的实时
估计与及时补偿[10]
，因而观测器的估计能力至关重要，直接决定了控制器的误差补偿能力，
从而影响整个控制系统的控制品质与精度，文献[5]，[6]等都重点针对扩张状态观测器（ESO）
加以设计研究，而后通过对具体的物理模型或实际应用的范例作为仿真对象加以检验证明。
由于自抗扰技术对于被控系统的具体数学模型不具有依赖性，只需要对被控对象进行大致描
述，进而在近似模型的基础上加入一些代考察的干扰量或实际情况中相似的干扰量，在模型
基础上进仿真得到的实验结果可以直接应用于实际的控制系统，因而自抗扰技术本身便有别
于传统研究路线[1]
，仿真研究对实际应用中的控制器设计起着重要作用，为实际系统控制提
供有效的参考。
尽管总体而言，自抗扰控具有众多明显优势，如超调量小、稳定速度快、控制精度高、
系统抗干扰能力强等，但因基于不同的工业实际应用背景自然产生不同的物理模型，控制要
求也有所区别，亦即有不同的线性或非线性控制系统要求，针对不同的控制目标与要求便产
生了不同的研究方向，文献[9]给出了将自抗扰方法应用于于滤波处理的研究方法与结果，提
供了一些仿真实例，表明该控制技术对高频噪声具有较好的滤波特性。而文献[11]则指出一般