1.一种参数带宽化与能量化的自适应抗扰控制方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、根据被控对象的相对阶次确定扩张状态观测器的阶次；

步骤2、根据扩张状态观测器的阶次构建自抗扰控制器中的扩张状态观测器；

步骤3、选定参考模型；

步骤4、根据扩张状态观测器与参考模型得到扩张状态观测器的观测状态xO、参考模型的输出状态xr以及状态跟踪误差er，并构建自适应机构，通过所构建的自适应机构运算得到前馈增益参数K和反馈增益参数F，通过自适应机构对K和F进行调整；

步骤5、利用自适应机构输出的前馈增益参数K和反馈增益参数F、参考输入信号r以及扩张状态观测器的观测状态xO，构建前馈反馈控制器，并得到输入到被控对象中的控制量u；

所述步骤1具体为：

根据被控对象的传递函数模型G(s)，选取相对阶次n＝p‑m，p为被控对象的传递函数模型G(s)的分母最高阶次；m为被控对象的传递函数模型G(s)的分子最高阶次；则扩张状态观测器的阶次为n+1阶；

公式(1)中，s表示为拉普拉斯算子；b＝[bm,bm‑1,…b1]表示传递函数模型的分子多项式；a＝[ap,ap‑1,…a1]表示传递函数模型的分母多项式；

所述步骤2中扩张状态观测器表示为：

公式(2)中， 为n+1阶的方阵； 为n×1的向量矩阵； 为1×n的向量矩阵；b0为扩张状态观测器的输入增益；u表示输入到被控对象中的控制量，yp为被控对象的输出，yo为扩张状态观测器的输出；

T

xo＝[xo1,xo2,…,xo(n+1)]为扩张状态观测器的观测状态， 表示xo的导数；

T

L＝[l1,l2,…,ln+1]为扩张状态观测器的增益向量，从公式(3)中取得：n+1 n n‑1 n+1

s +l1s+l2s +…+lns+ln+1＝(s+ωo)                 (3)n+1

使得扩张状态观测器的特征多项式为λ(s)＝(s+ωo) ，s为拉普拉斯算子，ωo为扩张状态观测器的带宽，是需要设计的参数；

所述步骤3中参考模型表示为：

公式(4)中， 为n+1阶的方阵； 为n×1的向量矩阵；

T

为1×n的向量矩阵；xr＝[xr1,xr2,…,xr(n+1)]为参考模型的输出状态； 为xr的导数；yp为被控对象的输出；yo为扩张状态观测器的输出；yr为参考模型的输出；r为参考输入T信号；L(n+1)＝[0,0,…,0,ln+1]为参考模型的增益向量；参数 由公式(5)选取：H(s)为自抗扰控制器的闭环传递函数，s为拉普拉斯算子，ωc为自抗扰控制器的带宽，按照ωo＝(3～5)ωc的规则选取；

所述步骤4中自适应机构表示为：

*

公式(6)中，F表示反馈增益参数； 表示F的导数；F表示自抗扰控制器的参数理想值；K*表示前馈增益参数； 表示K的导数；K 表示自抗扰控制器的参数理想值；K(0)和F(0)分别T T为K和F的初始值；ρ表示能量化参数，ρ≥0；B＝[0 …0 1 0] 为系统的输入矩阵；B表示B矩T T阵的转置；P＝P为给定的正定对称矩阵；er＝xr‑xo＝[er1 er2…er(n+1)]表示状态跟踪误差；

T

xr＝[xr1,xr2,…,xr(n+1)] 为参考模型的输出状态，其由选定的参考模型得到；xo＝[xo1,T Txo2,…,xo(n+1)]为扩张状态观测器的观测状态，其由扩张状态观测器得到；xo 表示xo的转置；ωA表示自适应机构的带宽化参数，ωA>0；r为参考输入信号；

* * T

该自适应机构具有两部分低通滤波器：F 与K的低通滤波器和综合误差B Per项的低通T滤波器，P矩阵通过B Per实现了对误差er的加权；前馈增益参数K和反馈增益参数F不是固定的，是时变参数，随时间变化产生自适应调节。

2.如权利要求1所述的一种参数带宽化与能量化的自适应抗扰控制方法，其特征在于：* *

所述自抗扰控制器的参数理想值K与F满足：

*

公式(7)中， 为F中的一个元素。

3.如权利要求2所述的一种参数带宽化与能量化的自适应抗扰控制方法，其特征在于：所述自适应机构的带宽化参数ωA和能量化参数ρ的选取规则如下：

1)带宽化参数ωA越大，自适应调节速度越快，ωA越小自适应调节速度越慢；

2)所述自适应机构的带宽化参数ωA大于或者等于扩张状态观测器的带宽ωo，ωA小于

1/h，h为仿真步长；

T T

3)能量化参数ρ正比于能量函数 其中Φ＝[xo ,r] ，ρ值越大，误差对前馈增益参数K和反馈增益参数F修正的作用越大；ρ＝0时，即为标准的自抗扰控制器进行控制；

4)通过逐步增大带宽化参数ωA和能量化参数ρ实现对自抗扰控制器的控制性能改进。

4.如权利要求3所述的一种参数带宽化与能量化的自适应抗扰控制方法，其特征在于：所述自适应机构具有以下调节机制：

* *

1)自适应机构的初始值设为K和F，即以自抗扰控制器作为初始控制器；

2)当系统存在状态跟踪误差时，即er≠0，通过P矩阵加权后，状态跟踪误差通过综合误T差项的低通滤波器对前馈增益参数K和反馈增益参数F进行调节，低通滤波器BPer的带宽为* * * *ωA；同时，自抗扰控制器的参数理想值K和F也会通过K与F的低通滤波器去调节前馈增益参数K和反馈增益参数F；

* *

3)当不存在状态跟踪误差时，即er＝0，仅K和F 的调节起作用，前馈增益参数K和反馈* *增益参数F自动跟踪自抗扰控制器的参数理想值K和F；

4)当状态跟踪误差||er||≈0时，自抗扰控制器起到主导作用；当状态跟踪误差||er||＞＞0时，自适应机构起主导作用，通过自适应调节前馈增益参数K和反馈增益参数F，使得状态跟踪误差减小，并逐步回到自抗扰控制器。

5.如权利要求1所述的一种参数带宽化与能量化的自适应抗扰控制方法，其特征在于：所述步骤5具体为：

所述前馈反馈控制器由输入前馈控制K(t)r(t)与状态反馈控制F(t)xo(t)构成，前馈反馈控制器由公式(8)表示，即前馈反馈控制器利用构建的自适应机构运算得到的前馈增益参数K(t)以及反馈增益参数F(t)，经过公式(8)运算得到输入到被控对象中的控制量u(t)；

通过构建自适应机构，根据扩张状态观测器和参考模型之间的状态跟踪误差er，利用自适应机构具有的调节机制，动态调整前馈增益参数K(t)以及反馈增益参数F(t)，从而利用公式(8)所表示的前馈反馈控制器，间接对输入到被控对象中的控制量u(t)进行动态调整；

公式(8)中，u为输入到被控对象中的控制量，r为参考输入信号，b0≠0为扩张状态观测器的输入增益，xo为扩张状态观测器的观测状态，K和F分别为前馈增益参数和反馈增益参数；其中，u、K、r、F和xo均为时变参数。