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.  

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.  

测试转台的输出改进自抗扰控制器设计

当电机存在低频大力矩扰动时,使用经典方法控制测试转台很难达到期望的测量精度,为了有效抑制扰动达到期望精度,提出一种输出改进的自抗扰控制器设计方法。在控制的起始阶段采用普通自抗扰控制器,系统进入稳态后引入非线性饱和环节限定自抗扰控制器的输出幅值。仿真结果表明,系统既具有良好的动态特性,又有很好的抗扰性,达到了较好的输出精度。最后与经典控制方法相比较进一步验证了其良好的控制效果。  

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.  

自抗扰控制器在平台惯导系统动基座下初始对准应用

根据自抗扰控制器在时变系统、多变量系统中的使用方法的特点,将自抗扰控制技术应用于平台式惯性导航系统的初始对准,设计了一种在动基座下的快速对准方案.建立了系统的误差模型,深入研究了该对准方案的精度和速度,并与传统的卡尔曼滤波器进行仿真比较.仿真结果表明,自抗扰控制器克服了卡尔曼滤波技术使用条件的限制,在对于不确定性扰动影响的快速对准中取得了较好的效果,鲁棒性和抗干扰性都有较大提高.  

变负载随动系统的新型控制方法研究

变负载的随动系统在自动化武器装备领域中应用日益广泛,然而常规的PID控制器不能满足变负载情况下的高精度要求.为实现变负载条件下的高精度随动控制,提出运用两种新型控制方法,即自适应逆控制和自抗扰控制器.自适应逆控制和自抗扰控制器控制思想新颖,应用在随动系统的速度环控制中,对系统的内扰和外扰有良好的消除和抑制作用.通过仿真研究表明,与常规PID控制器相比,自适应逆控制和自抗扰控制器对随动系统速度环的变负载控制的性能良好,是实现高性能的变负载随动系统的有效方法.  

基于agents系统的汽车转向制动稳定协同控制*

为了解决车辆转向过程中防抱死制动稳定性问题，提出multi-agents协同控制方法。首先利用黑板规则，根据转向系统和各个车轮agent状态以及整车状态进行任务协同，得到使汽车转向制动稳定的期望参考值。这些值可以自适应调节。其次在车辆伺服系统中采用改进自抗扰控制方法设计汽车纵向控制器和转向控制器，使伺服控制系统有更好的鲁棒性能进行精确跟踪期望输入命令。最后用仿真结果验证所设计的鲁棒自适应控制算法的稳定性和有效性。  

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.