热连轧板宽板厚的实用自抗扰解耦控制

针对热连轧板宽板厚多变量系统存在强耦合、大时滞和随机不确定等难题,提出了一种线性自抗扰动态解耦方案.考虑到系统的大时滞问题,在常规的降阶扩张状态观测器(ESO)之前,增加了一个纯时滞环节.为了把所设计的实用自抗扰控制(ADRC)与常规PID控制器进行公平比较,各控制器的最佳参数均采用变尺度混沌优化方法得到.仿真结果表明,优化后的ADRC不仅具有较好的解耦性能,而且对模型参数的不确定性和外扰具有较强的鲁棒性和参数适应性.     

板宽板厚多变量系统的自抗扰控制

针对精轧板宽板厚多变量系统具有强耦合、不确定性、大时滞、干扰因素多、非线性等特点，应用ADRC静态解耦和ESO动态解耦技术，给出了一种全新的多变量ADRC设计及实现方案。解耦后各通道的ADRC可分别按常规的单变量时滞系统来设计。为满足快速性要求，各通道的ADRC改由ESO、NF两部分组成，而且这两部分没有采用常规的非线性函数，而是改用线性函数。改进后的ADRC由Simulink编程实现。仿真结果表明这种方法的有效性。     

基于IGA的板形板厚神经网络分散解耦PID控制

针对板带材轧制是一个复杂的非线性过程，板形控制(AFC)和板厚控制(AGC)又是相互耦合的一个综合系统等特点．该文首先采用神经网络分散解耦方法，对此板形板厚多变量耦合系统进行解耦，而后再应用基于免疫遗传算法的PID控制对解耦后的已近似成为两个独立的SISO系统的广义对象进行控制。从而建立了基于免疫遗传算法的板形板厚神经网络分散解耦PID控制系统。仿真结果证明了此AFC—AGC控制系统具有良好的自适应跟随和抗扰性能，其控制效果优于传统的解耦PID控制。     

基于PSO优化的电动舵机自抗扰控制器设计

将自抗扰控制技术(ADRC)引入电动舵机控制系统,针对系统输出的测量噪声,使用反正切非线性函数对ARDC进行改进,并针对自抗扰控制器参数较多,整定难度大的特点,采用粒子群优化算法(PSO)优化参数.利用Matlab/Simulink对某电动舵机控制系统进行建模、实现基本自抗扰控制器得出基本ADRC控制性能数据,采用粒子群优化算法对ADRC参数进行优化,得出PSO优化ADRC控制性能数据.分析两组数据得出经过粒子群算法优化后的参数更能发挥自抗扰控制器的效能,优化过程对ADRC实际应用具有指导意义.     

基于ESO观测的PMLSM速度系统设计

永磁同步直线电机（PMLSM）是一个非线性、强耦合的多变量系统,利用传统的控制策略很难满足控制系统的高性能指标。本文在自抗扰策略的基础上结合PMLSM的数学模型,以Matlab/Simulink为仿真平台,实现了自抗扰自定义建模并针对PMLSM速度伺服系统设计了ADRC控制系统,其中利用ADRC控制技术有效观测了系统中的动态耦合扰动,针对PMLSM的速度控制系统分别采用了串级一阶ADRC与＂ADRC＋PID＂组合算法进行了仿真验证。仿真结果表明该方法具有很好的动静态特性。     

基于BAS-PSO的半主动悬架自抗扰控制

针对车辆半主动悬架振动控制问题，提出了一种基于天牛须粒子群优化(Beetle Antennae Search and Particle Swarm Optimization, BAS-PSO)的自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control, ADRC)策略。通过搭建被控模型和设计自抗扰控制器，实现了对车辆悬架系统抗扰能力的增强。为解决ADRC参数需要人工试取整定的问题，在PSO算法的基础上融合了BAS算法，有效克服了粒子群的局部最优问题，并以车辆性能指标的均方根值为目标函数，进行控制算法优化。在MATLAB/Simulink环境下进行仿真实验时，将基于BAS-PSO的ADRC与被动悬架、粒子群的ADRC和粒子群PID控制进行了验证和比较。结果表明，所提出的控制策略具有更好的减振效果。     

基于自抗扰技术的永磁无刷直流电机速度控制研究

永磁无刷电机(BLDCM)是一个强耦合的多变量系统,本文在自抗扰控制基本理论的基础上结合无刷直流电机的数学模型,以Matlab/Simulink为仿真平台,实现了自抗扰、自定义建模,并针对无刷直流电机速度伺服系统设计了ADRC控制系统,利用ADRC控制技术有效观测并补偿了系统中的动态耦合扰动,实现了BLDCM的速度自抗扰控制建模并进行了仿真验证。仿真结果表明与传统PID控制器相比,该方法具有很好的动静态特性。     

基于自抗扰技术的主汽温控制系统

研究新型实用非线性自抗扰控制技术（ADRC）在电厂主汽温控制系统中的应用。ADRC的主要特点是利用非线性状态观测器（ESO）对系统模型的扩张状态（即系统模型不确定性和未知外扰的总和）进行实时估计，并在控制信号中将其补偿，具有超调小、收敛速度快、精度高、抗干扰能力强、算法简单等特点。应用自抗扰控制器，针对具有严重参数不确定性、多扰动以及大迟延的电厂主汽温被控对象设计自抗扰控制系统并进行仿真研究，结果表明自抗扰控制器的强鲁棒性和抗干扰性使得汽温控制系统在不同负荷下均获得很好的调节品质。     

基于递阶遗传算法的RBF神经元网络板形板厚综合控制

该文首先用递阶遗传算法（HGA）设计RBF神经网络，不仅可以同时确定网络参数（连接权、隐节点中心和宽度），而且解决了网络拓扑结构的优化训练问题，而后针对板带材轧制是一个复杂的非线性过程，板形控制（AFC）和板厚控制（AGC）又是相互耦合的一个综合系统等特点，建立了基于过程最优的权值在线自学习算法的RBF神经元网络的板形板厚多变量综合控制系统，仿真结果证明了此AFC－AGC控制系统具有良好的自适应跟随和抗扰性能，其控制效果优于传统的解耦PID控制。     

基于QDRNN-ADRC的重力稳定平台控制研究

针对稳定平台系统存在系统模型不够精确或者参数变化,或者外部干扰未知等现象,以及采用自抗扰控制器存在参数众多且难以整理的问题,提出了一种基于准对角递归神经网络—自抗扰控制器(QDRNN—ADRC)的重力稳定平台控制算法.通过自抗扰控制器对系统的"总扰动"进行估计并补偿,同时引入神经网络的辨识功能对自抗扰控制器部分参数进行在线整定,基于自抗扰控制技术核心架构设计了QDRNN—ADRC.仿真结果表明:有效解决了重力稳定平台利用神经网络的辨识功能对自抗扰控制器部分参数进行在线整定外扰动的干扰以及参数自适应整定问题,相对于传统控制方法,其在稳定精度、快速性及抗干扰性方面均具有一定优势.     

立方体机器人自抗扰平衡控制方法

针对立方体机器人动力学模型多变量、强耦合的问题,提出一种基于自抗扰控制的平衡控制器设计方法.引入虚拟控制量,并在控制量与输出向量之间并行地嵌入多个自抗扰控制器,从而实现对多变量系统的解耦控制,将系统的动态耦合和外部扰动视为各自通道上的自抗扰控制器的总扰动,在为期望姿态安排过渡过程基础上,设计扩张状态观测器对总扰动进行估计并实时补偿.综合采用经验试凑法和带宽法对控制器参数进行整定,对自抗扰控制器系统进行稳定控制、姿态跟踪、抗扰性和鲁棒性实验,并与PID控制系统进行定量对比分析.仿真结果表明,所设计的自抗扰控制器不仅能有效实现立方体机器人的平衡控制,而且较PID控制器具有更好的响应速度、控制精度和强鲁棒性.     

基于改进差分算法的变桨ADRC参数优化

自抗扰控制器是一类不依赖被控对象数学模型且具有较强鲁棒性及抗干扰能力的非线性控制器,已成功应用于风力发电机变桨距控制这一多变量、强耦合的非线性系统中,但自抗扰控制器也存在参数众多整定难度大这一明显缺点。现提出了通过智能算法来实现参数的自动整定。分析了改进差分进化算法的原理及步骤,并将改进差分进化算法应用到ADRC的整定过程中,实现参数的自动整定。仿真结果验证了通过改进差分进化算法自动整定ADRC参数的可行性,与传统PID控制器相比,改进差分进化算法整定后的ADRC能较好的满足风力发电机变桨控制要求,有效维持了风力发电机组输出功率的稳定性。     

平面精密磁悬浮轴承的悬浮位置控制

介绍了一种新型平面磁悬浮轴承.该轴承采用3套悬浮线圈实现悬浮,3套推力线圈实现水平驱动.针对其悬浮部分具有参数摄动、多变量、非线性、强耦合的特点,提出一种改进的自抗扰控制器,以克服常规自抗扰控制器非线性误差反馈控制律中非线性函数的不平滑性,并提高了控制品质.仿真对比分析和实验结果表明,应用改进的自抗扰控制器后,平面磁轴承悬浮控制系统具有较好的动、静态特性和鲁棒性.     

Active Disturbance Rejection Control System Design for a Morphing Wing Structure

Control system design for a morphing wing structure, which is proposed by NextGen Aeronautics, Inc., is investigated in this paper. The dynamic model of the morphing wing, developed based on the Euler‐Lagrange equation, is nonlinear, multivariable coupled, over‐actuated and uncertain. The allocation‐decoupling controller is designed based on control efficiency and decoupling matrices. For each decoupled subsystem, nonlinear and linear active disturbance rejection control (ADRC) systems are designed and compared. The time‐optimal property and the convergence of nonlinear ADRC are analyzed theoretically based on the isochronic region and Lyapunov theories. The simulation results of the developed control systems show satisfactory performances of decoupling and extreme tolerance of internal uncertainty and external disturbance. The comparison of nonlinear and linear ADRC systems demonstrate that the nonlinear system can provide a little better performance while the linear system can greatly simplify the design procedure. The results indicate that, the methods of control system design proposed in this paper are practical and effective for motion control of complex uncertain dynamical systems.     

时滞系统的自抗扰控制综述

时滞系统的控制一直是具有挑战性的普遍问题, 而自抗扰控制思想近年来被广泛地应用于时滞系统中. 在简要概述自抗扰控制原理的基础上, 介绍了应用自抗扰控制思想解决时滞系统问题的常用设计方法, 总结了自抗扰控制器的参数整定方法. 最后, 对今后的进一步研究进行了展望.     

结晶器多变量耦合系统的自抗扰控制

主要研究新颖实用非线性自抗扰控制算法,在结晶器多变量耦合系统中的应用.自抗扰控制主要特性是实时估计对象模型摄动和外扰的总和作用量,并在控制信号中补偿掉,实现不确定性强非线性对象的实时动态反馈线性化.结合控制对象,建立了结晶器多变量耦合自抗扰控制系统.数值仿真试验表明自抗扰耦合控制的协调性、自适应跟随性和抗干扰性优于传统的PID解耦控制.     

基于改进鲨鱼优化算法的自抗扰控制参数整定

非线性自抗扰控制器耦合参数多,常规经验整定法难以获得最优参数,以至于影响控制器的控制精度.单一机制的优化算法整定出的自抗扰参数均可能是局部最优解,不能有效提高自抗扰控制器的控制精度.针对此问题, 提出一种基于改进鲨鱼优化算法的自抗扰控制器参数优化设计方法.为解决基本鲨鱼优化算法易陷入局部最优解、算法后期收敛速度慢的问题,提出混合交叉变异策略与双种群协同机制,以ITAE指标为自抗扰控制器参数选择的优化目标,并以二自由度机械臂为例进行仿真验证.结果表明,优化后的自抗扰控制器具有更小的超调量和更高的控制精度,在加入外界干扰后,控制器可以很快抑制干扰,具有很好的抗干扰能力,改进后的鲨鱼优化算法可以用于复杂非线性系统自抗扰控制器的参数优化.     

无刷双馈电机自抗扰控制方法

针对无刷双馈电机非线性强耦合特性, 提出一种实现其高性能控制的自抗扰控制方法. 在控制电机同步坐标系下, 设计磁链自抗扰控制器和转速自抗扰控制器, 对系统内部的耦合影响和系统外部扰动进行观测和补偿, 实现非线性系统线性化控制. 该控制器具有较强的鲁棒性, 且不依赖电机模型. 仿真对比结果表明, 自抗扰控制器能够准确地估计和补偿系统的内外扰动, 控制精度高, 抗扰能力强, 能够实现磁链和电磁转矩的解耦, 进而实现磁链和转速相互独立控制, 是一种简单有效的高性能控制方法.

     

On ADRC for non-minimum phase systems: canonical form selection and stability conditions

Active disturbance rejection control (ADRC), as proposed by Prof. Jingqing Han, reduces first the plant dynamics to its canonical form, normally in the form of cascade integrators, for which the standard controller can be employed to meet the design specifications. This paper concerns with the selection of the canonical form for non-minimum phase systems. In particular, it is shown that, by employing the well known controllable canonical form, the uncertainties of such systems can be divided into two terms in the state space model, one in the control channel and the other in the output channel. The necessary and sufficient condition is obtained for the stability of the closed-loop system with the proposed canonical form and ADRC. Also, by showing the necessity of the detectability of the extended system as well as certain information of the systemˉs “zeros”, we present the fundamental guidelines of design ADRC for non-minimum phase uncertain systems.     

滑模寻优机构非线性改造及其在自寻最优点控制中的应用

在寻优机械非线性改造的基础上,利用自搞扰控制器对被控对象和外部扰动实时作用量的良好观测能力,将该寻优机械用于自寻最优点控制。自搞扰控制 自寻最优点控制可以调控系统位于最佳运行状态。