高精度运动控制 · 扰动观测器设计 · 课程目录

01绪论

扰动观测器背景与意义 · 高精度运动控制挑战 · 课程概览

02运动控制系统基础

伺服电机与驱动器 · 编码器与反馈 · 电流/速度/位置环架构

03经典PID控制及其局限

PID原理 · 参数整定 · 扰动性能瓶颈

04扰动观测器基本原理

DOB由来 · 内模原理 · 等效框图与传递函数

05DOB核心结构

Q滤波器设计 · 名义模型Pₙ(s) · 低通滤波器阶次

06Q滤波器设计实战

一/二/三阶低通特性 · 截止频率影响 · 离散化方法

07名义模型辨识

系统辨识基础 · 阶跃/频率响应 · 最小二乘拟合

08DOB稳定性分析

鲁棒稳定性 · 小增益定理 · Q滤波器与模型失配

09DOB在速度环中的应用

速度环DOB结构 · 抑制低频扰动 · 仿真与实验

10DOB在位置环中的应用

位置环DOB · 克服摩擦力与齿槽转矩 · 静态误差消除

11扩展状态观测器(ESO)

ESO原理 · 与DOB区别 · 带宽参数化

12滑模观测器(SMO)

滑模控制基础 · SMO设计 · 抖振抑制

13卡尔曼滤波器(KF)在扰动估计中的应用

KF原理 · 系统建模 · 扰动状态扩维

14自适应扰动观测器

参数自适应律 · 在线估计 · 稳定性证明思路

15非线性扰动观测器(NDOB)

非线性系统模型 · NDOB设计 · Lyapunov稳定性

16扰动观测器的数字实现

连续→离散 · Tustin变换 · 采样率选择

17FPGA实现DOB

并行计算 · 定点数 · 流水线 · 资源评估

18DSP/ARM实现DOB

中断服务 · 实时性优化 · 多任务调度

19摩擦补偿

Stribeck模型 · LuGre模型 · DOB前馈补偿

20齿槽转矩补偿

齿槽特性 · 谐波模型 · 迭代学习+DOB

21负载惯量变化的影响

惯量辨识 · 自适应DOB · 鲁棒性增强

22多源扰动耦合分析

振动·噪声·电磁干扰建模 · 综合补偿

23DOB与其它控制器结合

DOB+前馈 · DOB+ADRC · DOB+鲁棒控制

24仿真工具与平台

MATLAB/Simulink · CARSIM联合 · 硬件在环

25实验平台搭建

运动控制卡 · 传感器配置 · 数据采集处理

26DOB参数整定工程方法

基于带宽/灵敏度整定 · 现场调试技巧

27性能评估指标

扰动抑制比 · 跟踪误差 · 带宽 · 噪声放大

28典型应用案例1

高精度数控机床进给 · 直线电机DOB

29典型应用案例2

机器人关节力矩控制 · 协作机器人碰撞检测

30总结与展望

DOB发展趋势 · AI与数据驱动 · 课程回顾与进阶