板球系统本身具有高阶、不确定性、非线性等动力学特性,是控制理论研究的典型验证对象。本文针对板球系统开展基于交互式ESO的反演算法控制研究,针对其系统结构和动力学特性,采用ESO进行模型估计,将其与反演控制相结合,进行交互式控制设计,并在此基础上进行了方案的进一步优化。主要内容如下:1.针对适用于欠驱动板球系统的反演算法,提出一种交互式ESO反演控制方案,将模型估计与反演控制各级子系统交互式结合。该方案一方面可以为各级子系统提供模型估计,另一方面,基于李雅普诺夫理论的控制设计保证了整体系统的稳定性。为实现以上目的,首先将系统构造成级联严反馈的标准形式,来解决ESO反演算法受限于模型严反馈结构的问题。探讨对虚拟控制器的跟踪速度问题,提出满足系统稳定的采样时间间隔。然后,在反演控制设计子系统中,使用降阶LESO对子系统中的非线性项、不确定项以及状态变量的总和进行估计。最后,基于李雅普诺夫函数借助虚拟控制器进行递阶控制设计,获得保证系统整体稳定的实际控制器。2.为进一步提高板球整体系统的控制性能,基于输出最优思想设计微分跟踪器,来降低控制器能耗;在交互式设计的前提下,引入伪控制增益系数η来避免执行器增益系数的使用,使得ESO反演算法在控制器设计过程中,不再受限于模型参数,对η进行相关等价性证明;借助指标函数对观测器参数进行优化,以提高系统的跟踪精度。最后,基于Lyapunov.理论对整体系统进行稳定性验证。3.将Quanser板球系统作为实验对象进行方法验证,实验主要包括两部分:①用于交互式ESO反演算法的有效性验证。设计级联PID算法作为对比,实验结果表明交互式ESO反演法相比于级联PID具有更高的跟踪精度;②用于改进后交互式ESO反演算法的优越性验证。分别将改进前后的交互式ESO反演控制器用于板球系统的跟踪实验中,实验结果表明改进后算法跟踪精度提高大约10%,控制器能耗降低约48%,最终验证了所提策略的优越性。