从PID技术到"自抗扰控制"技术

从传统PID的原理出发，分析了它的优缺点。利用非线性机制来开发了一些具有特殊功能的环节：跟踪微分器（TD），扩张状态观测器（ESO），非线性PID（NPID）等，并以此组合出高品质的新型控制器－自抗扰控制器（ADRC），从而形成了新的“自抗扰控制”技术。新型的控制器具有算法简单、参数易于调节的特点。  

自抗扰控制器的发展

以自抗扰控制器的发展为线索, 对其所蕴涵的新思想做一个系统的阐述. 并总结了在自抗扰控制器的研究过程中提出的一些有待解决的新课题.  

自抗扰控制器参数整定与优化方法研究

根据自抗扰控制器(ADRC)对系统按所谓"时间尺度"来进行分类的特点,提出一种基于"时间尺度"模型识别和遗传算法的ADRC参数自整定及优化的方法。仿真表明:用简单线性模型对实际过程"时间尺度"的辨识简便易行。加入惩罚策略的浮点遗传优化算法能高效地完成控制器众多参数的大范围寻优,摆脱了ADRC控制器参数整定和优化对经验的依赖,具有广泛的应用价值。  

直线型倒立摆的自抗扰控制设计方案

对直线型倒立摆系统,采用自抗扰控制技术来设计控制方案.对于这样的单输入双输出、强非线性、强耦合的不稳定系统,在原自抗扰控制算法的基础上,通过增加一个跟踪微分器和控制律由两个被控量的误差组合构成的方法,突破了原有的自抗扰控制算法只适用于单输入单输出系统的限制,实现了摆的偏角和小台车位移的良好控制效果,数字仿真结果证实了这种方法的有效性.  

线性自抗扰控制器的稳定性研究

研究了线性扩张状态观测器(Extended state observer,ESO)的估计能力,并且分析了在线性自抗扰控制(Linearactive disturbance rejection control,LADRC)下闭环系统的稳定性.对于系统模型未知的情形,给出了线性扩张观测器估计误差有界的证明,并通过分析得出了如下结论:在扩张状态观测器跟踪误差趋于零的前提下,在线性自抗扰控制下的闭环系统可以实现对设定信号的精确跟踪以及输入-输出有界(Bounded input and bounded output,BIBO)稳定.  

无陀螺大挠性多体卫星的自抗扰姿态控制

研究了最近提出的非线性自抗扰控制器在大挠性多体卫星姿态控制中的应用问题。在无陀螺测量情况下 ,提出了一种自抗扰姿态控制器 ,并与使用于某挠性卫星的有陀螺测量的古典PID姿态控制器 ,从鲁棒性、干扰抑制、动静态性能指标和振动抑制等方面进行了比较。在考虑了反作用轮和敏感器的实际非线性和敏感器噪声影响情况下 ,仿真表明 :自抗扰姿态控制器 ,除在振动抑制和控制误差精度方面略差外 ,其它各方面均优于古典PID姿态控制器。该文提出的自抗扰姿态控制器 ,在无陀螺或陀螺故障下 ,实现挠性多体卫星的高精度高稳定度姿态控制 ,具有实际的应用价值  

用MATLAB仿真分析自抗扰控制器的整定参数

自抗扰控制器在实际使用时有多个需要整定的参数,由于控制器参数多,又无法确定参数作用方向,因此参数整定困难,为实际使用自抗扰控制器带来不便。本文利用MATLAB软件仿真分析控制器及参数,寻求参数整定规律,简化整定过程,对实际应用自抗扰控制器具有较大的意义。  

用于带有量测噪声系统的新型扩张状态观测器

提出了扩张状态观测器的一种新的形式,用于处理量测环节带有噪声干扰时的情况.ESO可以对不确定系统中的内外扰动进行观测,并以此为基础构成自抗扰控制器.但其性能会受量测噪声的影响.本文利用滤波器消除噪声的影响,并把已知的滤波器方程扩展到原有的ESO中,以补偿滤波器对实际输出信号的偏移作用.数字仿真表明,该方法可以有效的解决输出噪声对扩张状态观测器的影响.  

车辆线控转向路感模拟控制研究

针对车辆线控转向路感模拟控制受外界扰动大、建模困难等问题,基于线性自抗扰控制(LADRC)技术设计了一种车辆线控转向路感模拟控制算法。建立了线控转向路感控制仿真模型,包括驾驶员模型、线控转向系统模型、两自由度车辆模型、轮胎模型及控制器模型等,在给定道路函数条件下进行了系统仿真验证。结果表明,所设计的线性自抗扰控制器可以实现强鲁棒和高精度的车辆线控转向路感模拟控制。  

飞行制导控制一体化设计方法综述

从系统模型和控制设计方法两个方面综述了飞行器制导控制一体化设计方法的研究现状. 论述了制导控制一体化设计中的关键问题, 即系统具有较高的阶数和系统存在大量不确定性. 提出了基于自抗扰控制的三维制导控制一体化设计方法. 该控制方法具有简明的线性结构, 并且可以对飞行控制系统中的非线性时变不确定性进行实时估计和补偿. 仿真结果表明该方法可以对付大范围的不确定性, 具有很好的鲁棒性.