提出一种基于串级线性自抗扰(ADRC)的四旋翼无人机姿态控制器设计方法, 并采用比例-积分-速度(PIV)控制设计位置控制器, 实现四旋翼无人机的轨迹跟踪控制。对于姿态控制系统, 通过对俯仰、滚转和偏航3个通道设计线性扩张状态观测器(LESO), 对系统内部不确定性与外部扰动进行实时观测与补偿。对于位置控制系统, 采用PIV控制算法设计控制器, 完成平移变量的稳定跟踪控制。对所涉及的串级自抗扰姿态控制器的稳定性进行了分析说明。最后, 在Quanser飞行控制实验平台中进行轨迹跟踪实验, 验证了所提方法的有效性。

对永磁同步电机 (PMSM)调速系统中的时变输入提出具有更高跟踪精确度的改进型自抗扰控制策略。传统的自抗扰控制主要针对阶跃信号进行快速和无静差追踪，对时变信号存在较大的跟踪误差，使自抗扰控制的应用受限。文中对稳态误差的存在原因进行了理论分析，进而设计带有微分前馈和并联线性扩张状态观测器 (P-LESO)的改进型转速自抗扰控制器 (ADRC)，以减小系统的跟踪误差。为进一步实时观测和补偿反电动势和减小电流跟随误差，设计了电流环线性自抗扰控制器。通过 Simulink仿真模型进行验证，该控制系统不仅提高了 PMSM对时变输入的跟踪精确度，而且对阶跃输入也具有很好的动态性能。

针对无线激光通信系统的粗跟踪控制技术难点, 设计了串级粗跟踪控制结构, 引入了线性自抗扰控制器, 采用线性扩张状态观测器观测系统的总扰动, 并进行了模拟动态跟踪实验, 对比在0.5 Hz、1 Hz和2 Hz扰动下, 线性自抗扰控制器和比例积分微分控制器的控制误差。实验结果表明线性自抗扰控制器具有更高的控制精度和更好的稳定性。

为了提高机载光电稳瞄平台的抗扰动能力和动态响应特性, 在平台上进行了基于线性自抗扰控制的改进控制方法研究。改进的线性自抗扰控制器采用模型辅助的降阶线性扩张状态观测器以及采用系统输出量和输出量微分来产生控制量, 不仅可以减小观测器的相位滞后和观测负担, 提高观测器对扰动的估计能力, 还可以减小观测器滞后和估计误差对控制律的影响。仿真实验结果表明: 改进的线性自抗扰控制器在低中频段具有更好的频域特性, 阶跃响应实验中表现出更好的动态响应特性, 在系统输入为零的条件下, 给系统施加幅值为?仔、频率为2.5 Hz的正弦波力矩扰动和正弦波角速度扰动, 基于线性自抗扰控制器的系统输出残差峰值分别为0.175 (°)/s与0.566 (°)/s, 基于改进的线性自抗扰控制器的系统输出残差峰值分别为0.155 (°)/s与0.030 (°)/s, 实验结果验证了改进方法的有效性。