高阶大惯性系统的线性自抗扰控制器设计

针对自抗扰控制器在热力系统高阶大惯性过程控制中效果不佳的问题,提出一种利用高阶系统模型信息进行补偿的自抗扰控制器设计方法.基于理论分析,给出各可调参数的物理意义及其定量化参数整定方法,并从观测误差、开环频率特性和参数稳定域等方面分析补偿自抗扰控制器能够提高控制效果的原因.仿真对比实验和鲁棒性检验结果表明,所提方法在设定值跟踪、抗扰能力和性能鲁棒性方面均优于PI/PID,同时能够显著改善低阶自抗扰控制器对高阶大惯性过程的控制效果,具有很好的工程推广潜力.     

一类高阶非线性系统的级联自抗扰控制

针对类似板球系统的一类高阶、强耦合、不确定非线性系统,利用backstepping算法的思想,提出以多个低阶自抗扰控制器级联实现控制的方法.通过各低阶自抗扰控制器的扩张状态观测器观测出各级对象的内外扰动,然后进行补偿,较好地解决了高阶非线性系统的不确定性、耦合性及干扰抑制问题.以板球系统的轨迹跟踪控制为例进行研究,所得结果表明,该方案适用于复杂高阶非线性级联系统的控制,具有良好的动态特性及鲁棒性.     

高阶不确定系统的线性串级自抗扰控制

自抗扰控制是我国著名学者韩京清原创的先进控制技术,本文针对自抗扰控制(ADRC)在高阶系统应用中控制器设计和参数整定问题,提出了串级自抗扰控制(CADRC). CADRC把高阶被控对象分解为含确定性部分和含总扰动的低阶部分的串联组合,采用由内环和外环组成的串级控制系统来完成控制.该CADRC方案的内环采用内模控制,外环采用经典ADRC.外环ADRC的被控对象是一个等效的低阶系统,可以采用带宽法进行整定,而内环的内模控制采用高阶低通滤波器进行回路成形设计和参数整定.仿真研究表明,所提出的方法是有效的,具有良好的工程应用前景.     

液位温度时滞耦合系统自抗扰控制仿真研究

将自抗扰控制技术(ADRC)应用于冷热水混合系统来仿真工业过程系统,进而研究对该类耦合时滞系统的控制策略。传统的方法是用双通道PID控制器进行仿真。通过Matlab平台搭建实验进行比较,自抗扰控制器能够有效地对冷热水混合系统进行解耦控制。相比于双通道PID控制器,自抗扰控制器的控制效果具有更优的动态性能与鲁棒性,证明自抗扰控制器能够适应环境的变化。仿真结果可为一类具有时滞耦合特性的复杂工业过程提供控制参考。     

一阶时滞系统线性自抗扰控制器参数稳定域分析

当使用线性自抗扰控制器(linear active disturbance rejection controller,LADRC)控制时滞系统时,闭环系统的稳定性与控制器参数的选取有较大的关系.如何定量求取线性自抗扰针对时滞系统的参数稳定域还没有有效的方法.本文针对线性自抗扰控制器控制一阶时滞系统,利用双轨迹法精确求解出了线性自抗扰控制器参数的稳定域.该方法利用双轨迹的图形性质,有效地将求解具有时滞的控制系统闭环特征方程根的分布问题转化为求解双轨迹交点频率的问题,从而得到能够保证闭环系统稳定性的控制器参数稳定域.求得的稳定域为时滞系统线性自抗扰控制器的整定提供了理论依据.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

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.     

一阶惯性大时滞系统Smith预估自抗扰控制

大时滞系统是工业过程控制中的典型难题,将先进控制方法应用于大时滞系统时需要与传统的Smith预估器相结合才能获得理想的控制效果。针对一阶惯性大时滞系统,研究了Smith预估器与线性自抗扰控制技术相结合的设计问题,分析了系统的稳定条件和参数摄动问题。证明了当被控对象参数与Smith预估器参数相同时,闭环控制系统稳定的结论,同时推导了参数不同时控制系统稳定的一个充分条件。另外基于数值仿真,从暂态性能、稳定裕度和抗扰能力三方面分析了系统参数和控制参数摄动的影响作用,这些结果可用于Smith预估器和线性自抗扰控制器参数的整定。     

时滞系统的IMC-IMC串级控制

针对一类含大时滞且对抗扰性有严格要求的系统,结合内模控制(IMC)对大时滞系统的控制优越性和串级控制良好的抗扰性,提出IMC-IMC串级控制方法,将两个IMC结构引入串级控制系统中,主要扰动包含在副回路,两个内模控制器分别调节系统的跟踪和抗扰性能.理论分析和仿真结果表明,该方法对于大时滞系统同时具备良好的跟踪和抗扰性能.     

浊度大时滞过程的预测自抗扰控制器设计

待滤水浊度过程涉及复杂的物理、化学反应,具有明显的大时滞、不确定性和干扰多等特点,一直是制水行业公认的难控系统.针对其干扰多和不确定性特点,采用自抗扰控制来主动实时估计扰动并进行补偿;针对其大时滞特点,采用预测控制对输出提前预报来弥补大时滞系统中的信息不及时,从而得到一种既具信息预估又具主动补偿总扰动的预测自抗扰控制器.本文重点分析了预测自抗扰控制器的性能,给出了时滞系统在该控制器作用下的开环频率参数求取方法及简单实用的参数整定公式,最后将其与几种常见控制器进行了仿真比较.仿真结果表明:预测自抗扰控制器具有良好的抗扰恢复能力和设定值跟踪能力,且参数整定容易,具有简单、好用且有效等特点,为该控制器的工业化应用提供了积极的指导作用.     

大时滞不确定系统的滞后时间削弱与自抗扰控制

针对具有变时滞、变参数和扰动的大时滞不确定系统的控制问题,本文提出了滞后时间削弱与自抗扰控制方法,综合应用了前馈控制、反馈控制和自抗扰补偿控制.为了提高系统的稳定性,在前馈控制器的设计中采用了系统的边界模型确定控制器参数取值范围;采用系统边界模型输出与系统实际输出的动态加权和作为反馈控制器的输入.为了提高系统控制的性能,自抗扰补偿控制回路的设计基于标称模型的补偿控制器.理论证明和仿真结果表明,所提出的方法是有效的,其在具有模型参数变化、滞后时间变化和外部扰动情况下,能保证系统的稳定性和良好的控制性能.     

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。     

实用自抗扰控制在大时滞厚度自动监控系统中的应用

针对热连轧监控AGC(自动厚度控制)大时滞系统具有不确定和干扰因素多等特点, 采用线性降阶模型及参数优化设计, 提出一种实用自抗扰控制(ADRC)控制方案, 以满足简单、实用、好调、节能等工业界的要求. 通过对被控对象和状态观测器的降阶, 使得系统总扰动(内部不确定性、外部扰动) 的实时估计由一个仅为一阶的扩张状态观测器就可实现. 为了把所设计的实用ADRC与常规ADRC、常规Smith预估器和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, 两种ADRC的抗扰性和鲁棒性优于常规的Smith预估器和PID控制器. 与常规ADRC相比, 实用ADRC的可调参数大大减少, 能耗指标也明显降低, 为下一步的工程实现提供了途径.     

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.     

大纯滞后纯积分对象的二阶自抗扰控制

具有纯滞后的一阶惯性关节是研究滞后问题的典型对象，采用修改后的二阶抗扰控制器ADRC（Auto-Disturbance-Rejection Controller)，研究了大纯滞后纯积分对象的控制，仿真表明，二阶ADRC能有效控制该类对象，并表现出较强的鲁棒性和抗扰性，而且在一定程度上不存在所谓的模糊型失配问题，此外，给出了滞后时间从0开始不断增加的控制器参数调整表和基于时间尺度的控制器参数调整依据，具有一定的工程实用价值。     

一类诱导时滞网络控制系统自抗扰控制器设计

针对一类具有网络时滞小于采样周期的网络控制系统提出网络控制的主要问题是网络通信系统模型的不确定性导致控制性能不佳;针对这一问题,采用基于无模型的自抗扰算法,将网络环节和被控对象一同视为控制对象,将网络时滞作为被控对象的不确定性因素,利用扩张状态观测器对不确定性因素进行实时观测估计;Matlab/TrueTime网络控制实验表明:自抗扰控制方法能够有效地减小网络诱导时滞对控制系统的影响。     

抄纸过程水分定量自抗扰控制仿真研究

针对抄纸过程水分定量系统控制中的强耦合、时滞、不确定等特点,在常规PID控制的基础上提出了自抗扰控制这种新的法,方法的特点是可以动态补偿系统模型扰动和外扰,即克服了常规PID控制中存在的快速性与超调之间的矛盾.自抗扰控制器由微分一跟踪器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈三部分组成.最后对自抗扰控制和PID控制算法分别进行了仿真.并分析比较了这两种不同控制算法的仿真效果,结果表明自抗扰控制系统具有良好的动态性能,控制器具有很强的鲁棒性.     

A novel ADRC‑based design for a kind of fexible aerocraft

The paper presents a novel control design, which is based on the idea of active disturbance rejection control (ADRC), for a kind of fexible aerocraft whose controlled variable cannot be measured directly. Since the original frame of ADRC cannot be directly applied, the paper puts forward a new extended state observer (ESO) and the corresponding ADRC law. In order to assign the poles of the closed-loop system to ideal positions such that the vibration can be quickly suppressed, an elastic damping term is added into feedback law. The advantages of the new ESO for efectively estimating both the rigid mode and elastic mode from the measurements are discussed. Moreover, the analysis on the stability, the relative stability and the steady state of the closed-loop system is given. Finally, the efectiveness and robustness of the proposed ADRC are verifed by simulations.     

DC/DC升压变换器自抗扰控制

本文设计了一种线性自抗扰控制器,直接对DC/DC升压变换器的电感电流实施控制,以抑制系统非最小相位特性时控制性能的影响.在此基础上,外环采用一个PI控制器对输出电压进行控制,并把电压控制器的输出作为内环电感电流控制的参考输入.由于自抗扰控制器则是一种不依赖丁系统模型的控制方法,因此被控系统不但具有良好的动态特性,而且对...