基于PID参数整定的线性自抗扰控制参数整定

线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)是不依赖于被控对象的数学模型,在工业过程中具有极大的应用前景,LADRC参数整定是其在工业过程中能否应用的重要环节.鉴于实际工业控制中大都采用PID控制器,通过对二阶LADRC结构与其状态观测器的传递函数进行分析,得到二阶LADRC与PID控制器具有较强的联系,且LADRC比PID有着更好的控制性能.提出一种通过现有PID参数直接得到LADRC参数初始值的方法,以达到更好的控制性能,并基于一阶惯性加时延模型,得到将现有PID整定方法转化为二阶线性自抗扰控制参数整定方法.最后通过基准系统仿真表明所提出方法的有效性.     

负荷频率控制系统的线性自抗扰控制

本文研究负荷频率控制系统的线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection, LADRC)方法. 考虑负荷频率控制系统的模型及结构, 本文首先通过一仿真例子分析了二阶和三阶LADRC在单区域电力系统的控制性能,指出二阶LADRC在负荷频率控制中的限制. 随后本文针对负荷频率控制中存在的发电速率约束(generation rate constraint, GRC)这一实际问题, 提出一种anti-GRC补偿方案. 该方案将汽轮机理论输出与实际输出误差作为扰动输入, 利用扩张状态观测器进行估计, 从而使LADRC能够快速补偿该误差, 达到抗积分饱和的作用. 最后, 本文将LADRC设计方法推广到具有再热汽轮机和水轮机系统以及多区域电力系统. 仿真表明LADRC是一种独立于模型的普适性控制结构, 所需整定参数少, 能够取得比PID控制更好的抗干扰性能, 可以应用到负荷频率控制系统中.     

二阶切换线性系统的滑模控制

当前,切换系统的稳定控制问题作为控制领域的一个研究难点,引起了学术界和工业界的广泛关注.该文针对二阶切换线性系统,考虑切换时对象特性的变化,将其转化为一类特殊的非线性系统,并基于滑模控制理论,设计出适用于二阶切换线性系统的滑模控制器.最后通过具体的实例仿真验证、结果对比,表明滑模控制器比传统PID控制器在二阶切换线性系...     

大型火电机组协调系统的双线性自抗扰控制

针对大型火电机组参与电网调峰调频而常处于变负荷工况运行的特点,传统的PID协调控制策略难于满足系统要求,以某600 MW超临界机组为对象,设计了以"炉跟机"为基础的协调系统的双线性自抗扰控制(LADRC)。利用观测器观测的扩张状态补偿系统內外扰动,针对锅炉侧的迟滞对锅炉LADRC增加了前馈补偿;基于Matlab编写LADRC控制算法,借助该机组的全范围仿真机开展变负荷扰动仿真实验。结果表明,该协调系统LADRC对负荷和主汽压力的抗扰控制效果优于PID控制。该算法整定参数少,易于工程应用。     

二阶时滞工业系统的自调整模糊内模PID控制

基于内模控制理论,针对二阶时滞工业系统,设计了模糊内模PID控制方案.该方案实现简单,且对工况的变化具有优良的适应性.对某典型的时滞工业过程的三种不同工况进行二阶建模与仿真,结果表明,该控制方案,超调小,过渡时间短,动态性能好,控制效果优于内模控制及PID控制.     

基于频域近似的线性系统自抗扰参数整定

采用带宽法进行线性自抗扰控制器 (Linear active disturbance rejection control, LADRC)参数整定是目前被普遍接受的调参方法,便于工程人员理解,但由于控制器阶数和相对增益的选择问题限制了其推广。现有的很多基于模型的控制算法都有相对成熟且便于理解的整定方法,同时可以获得满意的控制性能,因此,本文提出基于频域近似的LADRC参数整定方法。该方法通过基于模型的（本文以广义自抗扰控制为例）控制算法求得反馈控制器,然后通过在一定频域内将二阶LADRC与其近似,通过求解非线性方程组的解来得到相应的LADRC参数整定：b0、ωc和ωo。实验仿真表明,通过该方法整定的控制器既保持了LADRC的特性同时继承了反馈控制器的部分优良特性,其结构简单,便于工程实现,为工程人员提供了一种新的参数整定思路。     

基于参考模型的扰动观测器控制系统

为了补偿控制系统的未知动态和外部扰动,论文提出一种基于参考模型的扰动观测器控制系统.首先,分析了二阶理想参考模型控制系统的设计,并通过闭环传递函数证明了参考模型控制系统的稳定性.然后,设计了二阶系统扰动观测器和基于参考模型的扰动观测器控制律,分析了二阶闭环控制误差系统收敛性.并推广到n阶控制系统,证明了n阶闭环控制误差系统稳定性.最后,仿真实验结果表明,与线性自抗扰控制(LADRC)系统相比,基于参考模型的扰动观测器控制系统阶跃响应的跟踪精度和抗扰性能明显优于LADRC系统,扰动的估计精度高,控制输入量小于LADRC系统;基于参考模型的扰动观测器控制系统正弦跟踪精度和扰动的估计精度也高于LADRC系统.该新型控制系统结构简单,抗扰性能好,控制效率高,具有重要的工程应用价值.     

线性自抗扰控制的适用性及整定

线性自抗扰控制将被控对象看成串级积分系统,把其他信息都当成不确定性.这种处理方法简单,但是对什么样的系统有效,目前还没有理论给出确定的答案.本文证明任何带有积分行为的严格正则传递函数都可以由线性自抗扰控制的反馈控制器等价实现,从而表明线性自抗扰控制具有广泛的适用性,即只要其他线性控制方法能够控制的系统,线性自抗扰控制同样可以适用.为简化线性自抗扰控制器参数整定,本文针对工业过程中广泛存在的PID控制器,提出将PID参数转化为二阶自抗扰控制参数的方法.该方法转化的线性自抗扰参数以带宽形式表示,从而保留了传统线性自抗扰简单易调的特性,为线性自抗扰控制在工业过程的应用准备了基础.     

常规控制和模糊PID控制在全垫升气垫船航向控制中的应用

本文详细的介绍了常规控制和模糊PID控制在全垫升气垫船的航向控制中的应用。气垫船是一种高性能船,其航向较常规船舶更难于控制。本文设计了常规PID控制和模糊PID控制器两种控制方法,并对气垫船的航向控制进行了仿真,从仿真结果可以看出,在气垫船受风力的作用下,模糊PID控制器在克服干扰方面具有比常规PID控制更好的效果。     

PID和Fuzzy控制相结合的分段复合控制

采用常规PID控制很难实现对大滞后、非线性等难以建立精确数学模型的被控对象的良好控制.为了解决这一难题,该文针对一个非线性二阶系统设计出PID和模糊控制相结合的分段复合控制器,该控制器不需要被控对象的精确数学模型.由于在整个控制过程中的不同阶段采用不同的控制方式,既继承了常规PID控制无静差、静态稳定性好的特点,同时又兼有模糊控制适应能力强、动态性能好的优势.通过MATLAB仿真实验表明,该分段复合控制器能够满足二阶非线性被控对象的控制要求,并取得了良好的控制效果.     

双重积分器的二阶线性自抗扰控制: 快速无超调阶跃响应

双重积分器不易控制, PD和PID控制都难以实现其快速无超调阶跃响应. 本文发现单参数二阶线性自抗扰 控制能实现双重积分器的快速无超调阶跃响应. 同时能任意配置回路传递函数的增益穿越频率, 而保持相位裕度恒 为31.9?. 这是线性自抗扰控制优于PD和PID控制的一个例子. 分析和算例还表明, 在抗低频外扰和高频内扰方面, 二阶线性自抗扰控制优于PD和PID控制.     

线性自抗扰控制的对偶性分析EI北大核心CSCD

本文对线性自抗扰控制的结构进行了分析,证明了线性自抗扰控制结构实际上是一种基于观测器的比例–积分–微分(PID)结构的对偶.该结构中状态反馈就是常规(高阶)PID控制,而PID控制中输出的积分和各阶导数由一不依赖于模型的扩张观测器获得.这种对偶性表明PID控制和线性自抗扰控制采用了同一个标准系统作为被控对象,但从不同的角度进行处理.理论及仿真表明,线性自抗扰控制是常规PID控制的扩展,克服了常规PID控制受测量噪声影响的问题,为高阶PID的应用提供了实际可行的实现.     

A LADRC based fuzzy PID approach to contour error control of networked motion control system with time‐varying delays

This paper investigate the contour error control problem for networked multi‐axis motion system (NMAMS) with time‐varying delays. Firstly, the uncertainties induced by the delays are modeled as a part of the total disturbance, and a linear active disturbance rejection controller (LADRC) is designed for the uniaxial trajectory tracking control. In the LADRC, a linear extended state observer (LESO) is designed to estimate the system state and the total disturbance simultaneously, and the effect of the total disturbance is eliminated by the designed linear feedback error control law. Then, the classical contour error estimation method is adopted, and a fuzzy PID controller is designed to compensate the contour error to achieve a better contour tracking performance. Finally, experiments are provided to verify the effectiveness of the proposed method.     

基于模型改进的LADRC在废液焚烧系统中的应用

针对废液焚烧系统强耦合、强干扰及非线性所带来的控制瓶颈,提出一种基于理想模型的改进型线性自抗扰控制（linear active disturbance rejection control,LADRC）策略。首先针对焚烧过程建立其理想模型,并设计相应的LADRC,然后将该控制器分别作用于理想模型和实际系统,根据两者的输出...     

一类轻载电液位置伺服系统线性自抗扰控制

为解决一类轻载电液位置伺服系统线性自抗扰控制器设计过程中面临的阶次选择问题,本文从系统特性、频域等角度,分析自抗扰框架中“积分器串联结构”与轻载电液位置伺服系统之间的内在联系,得到轻载电液位置伺服系统在自抗扰控制框架下是本质“一阶”系统的结论,从而合理设计了1阶线性自抗扰控制器.在此基础上,提出了有效的控制器参数整定方法,并分析了闭环系统的稳定性.仿真和试验结果表明,与高阶相比1阶线性自抗扰控制器可以更好地控制动态过程较快、负载较轻的惯性负载电液位置伺服系统,为自抗扰控制在液压伺服领域的工程应用提供了参考.     

基于高阶控制器设计的线性自抗扰控制参数调整

将反馈控制器/扩张状态观测器闭环极点配置在同一位置是线性自抗扰控制器(linear active disturbance rejection control,LADRC)最常用的整定方法.该方法只需调整两个参数,在工程应用上极为方便.但是,由于极点配置在同一位置的限制,整定的LADRC可能达不到期望的性能.本文提出以现有控制器参数为基础的LADRC调参方法.该方法以现有控制器参数为基础,通过降阶及逼近,保证LADRC控制能接近现有控制系统的性能.仿真设计表明采用高阶控制器设计的LADRC可以取得与原有控制系统相当的控制性能.该方法不受带宽法调参的需使反馈控制器及扩张观测器极点配置在同一位置的限制,因此可以期望获得比带宽法更好的性能.同时,该方法为已经熟悉掌握其他控制器设计方法的工程控制人员提供了一种便捷的调整线性自抗扰控制参数的方案,具有较好的应用价值.