Smith预估器离散化问题的研究

主要研究了预估器的输入信号不同时各种方案的优劣,和离散化过程中预估器传递函数的选取及在采样控制系统中由于ZOH和FOH的差异对于预估器影响,并对其算法实现的可行性进行了论证,旨在找出一种更合适可行的方法实现Smith预估器的离散化。共探讨了四种在大延迟系统中Smith预估器离散化方法：一是预估器的输出直接取自PID后,预估器的函数不包括ZOH（zero—order—holder）;二是预估器的信号直接取自数字PID后,Smith预估器包含ZOH环节;三是预估器的输出直接取自ZOH后,预估器传递函数不包含ZOH;四是采用一阶保持器（FOH）。方式三、方式四均是该文的有益的尝试。     

基于电厂热工控制系统的自抗扰技术应用分析

电厂热工系统的大滞后、大惯性及非线性问题,导致电厂在运行中存在诸多不稳定因素。相较于传统的PID控制器而言,自抗扰控制器具有较好的鲁棒性和适应性,将其应用在电厂热工控制系统中,可有效提高自抗扰控制器的抗扰性能。因此,本研究旨在传统线性自抗扰控制器上增设一个线性扩张观测器,实现对总扰动误差值的观测和补偿,从而达到提升自抗扰控制器性能的目的,为电运行的安全性及稳定性保驾护航。     

自抗扰控制器及其应用

自抗扰控制器是自动检测系统的模型和外扰实时作用并予以补偿的新型控制器。介绍了自抗扰控制器对时变系统，多变量系统，最小相位系统等不同对象的使用方法。     

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。     

二阶自抗扰控制器的参数简化

为了克服PID控制器自身具有的缺陷，在PID的基础上提出了自抗扰控制器（ADRC）。该控制器由跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈三部分组成，其控制效果优于经典PID控制器，但是参数众多、调节复杂。通过线性简化和参数整合建立简化的线性自抗扰控制器。MATLAB仿真表明，简化的线性自抗扰控制器参数调节过程大大简化，而控制性能并未受到明显影响。     

自抗扰控制器应用分析

首先简单介绍了自抗扰控制器，然后与自PID控制器进行比较，说明自抗扰控制器的优越性。通过实际应用自抗扰控制器，将遇到的问题进行了分析，并且给出了解决办法，其中有的问题给出了新的解决办法与原先方法的仿真对比。     

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。     

基于Simulink的无刷直流电机自抗扰控制系统的仿真

无刷直流电机(BLDCM)作为一个多变量强耦合非线性系统,经典PID控制已难以满足日益增长的精密控制需求.本文根据无刷直流电机的特点及自抗扰控制器(ADRC)设计原则,建立了一种无刷直流电机单环自抗扰控制系统,并在MATLAB/Simulink上建立了仿真模型.仿真结果表明ADRC对外部扰动和电机参数的变化有较强的鲁棒性.     

基于自抗扰技术的无人机自主避障研究

摘要：随着无人机民用化的持续加速, 其应用场景越来越复杂, 自主避障技术成为拓宽应用领域的技术瓶颈. 自主避障技术的突破, 无疑成为无人机更大规模应用必要条件. 自抗扰控制器技术, 是发扬PID控制技术的精髓并吸取现代控制理论思想归纳探索而来. 自抗扰控制器具有的不依赖被控对象精确模型、算法简单、参数易于调节的特点, 使其适合作为无人机自主避障的控制算法来应用. 针对无人机避障中位置给定阶跃信号幅值较大且幅值不定的情况, 传统PID控制器快速性不能很好满足要求且需要重复调节参数, 而自抗扰控制器则具有更好的鲁棒性. 为了更好的实现无人机自主避障, 设计了基于自抗扰控制器的外环位置控制器, 对基于自抗扰的无人机自主避障系统进行仿真和实验研究, 并与传统双环PID控制器进行对比分析, 结果证明外环控制器采用自抗扰控制器的无人机自主避障系统的可行性.     

基于改进遗传算法的自抗扰控制器参数优化

本文将一种改进的遗传算法应用到自抗扰控制器（ADRC）的参数整定中,以解决ADRC 参数不易整 定的问题．在ADRC 参数优化过程中建立了控制器控制效果目标评价函数,在函数中综合考虑了控制器的动态性能 和被控对象的输入受限条件．所设计的ADRC 控制器所需的控制能量明显小于其他方法所设计的ARDC 所需控制 能量．仿真结果表明,本文所提ADRC 参数整定方法是有效的．     

基于改进型Smith预估补偿的网络流量控制

在高速通信网络中，传播时延对基于速率的流量控制具有很大的不利影响，Smith预估补偿是克服时延影响的一种较好的控制方案，但其对预估值的误差十分敏感，文章将改进型Smith预估补偿应用于ATM网络的流量控制，理论分析表明该方案对传播时延等参数的变化有较强的适应性，控制系统的鲁棒稳定性的动态品质均优于单纯的Smith预估补偿控制，并得到了仿真结果的验证。     

基于继电辨识的Smith预估控制算法的应用

本文将继电辨识与Smith预估控制相结合 ,利用继电辨识获取控制对象的Smith预估模型 ,实现对纯滞后对象的智能控制。仿真和实时控制结果表明 ,这种控制策略获得了很好的控制品质 ,是实现自动型工业控制器的有益尝试 ,为纯滞后控制对象提出了一种切实可行的控制方法     

基于自抗扰算法的钻杆黏滑控制方法研究

石油钻井过程中钻柱系统产生的黏滑是一类自激转矩振荡。黏滑过程中,钻头处于或转或停"黏滞-滑动"的状态,钻杆转矩振荡大,不仅影响钻井效率也威胁钻井作业安全。钻柱系统具有非线性、不确定性等特点,难以得到其精确模型。基于以上考虑,设计了自抗扰控制器,该控制算法可以对模型不确定因素以及外扰进行补偿,具有较好的鲁棒性。通过不断地整定自抗扰控制器的参数,在仿真实验中得到了良好的控制效果,能够有效地抑制黏滑振荡,具有广阔的工程应用前景。     

基于BP神经网络Smith预估器的HAGC系统的仿真

针对液压自动厚度控制的测厚仪与轧机机架间有一定距离,监控AGC具有滞后、非线性的特点,提出了一种基于改进BP神经网络PID控制算法的Smith预估器,即由Smith预估器和改进BP神经网络PID控制组合的复合控制.通过仿真表明具有很强的快速性和自适应性.     

基于神经网络的非线性Smith预估器

将Ｓｍｉｔｈ预估原理推广到非线性系统,并用神经网络予以实现对非线性磊滞后系统进行纯滞后补偿,并将所提出的神网络非线性Ｓｍｉｔｈ预估器用于非线笥动态系统即汽车发同歧气管压力系统的预报,并与基于神经网络的迭代及非迭代ｄ步超前预报器进行了比较,还给民基于机理模型的预报器的比较结果。     

基于抗干扰的Smith预估控制改进方法研究

针对工业过程控制系统设计的核心之一抗干扰问题,就自平衡对象,对Smith预估控制提出了三种循序渐进的改进方案,分别从不同角度讨论了如何提高系统的抗干扰性能和模型失配时的稳定性问题。针对干扰进入系统的位置不同,主要找到Smith预估器在定值系统中调节效果不明显的原因,对其结构进行改进并选取一阶典型环节加上纯滞后环节进行研究和Simulink仿真。改进方案实现了将设定值和扰动响应分离,使得跟踪控制器和扰动器可以独立设计,从而可同时获得良好的设定值跟踪和抑制扰动的能力。     

基于自抗扰控制的内燃机车低恒速系统

内燃机车结构复杂,而且在货场装载货物时负载不断变化,所以实现低恒速运行难度很大。本文首先建立了内燃机车电力传动系统的数学模型,并且对列车负载特性也进行了估算与分析;然后,依据数学模型设计了自抗扰控制器,通过调节主发电机励磁回路PWM占空比来实现对励磁电流大小调节,解决了由于系统参数时变导致的鲁棒性差以及调节时间过长和超调过大等问题。仿真分析以及实际应用表明本文提出的方法的有效性。     

内模史密斯预测控制器的鲁棒整定方法

过程纯滞后和参数不确定性是导致工业控制不理想的重要原因。为解决这一问题实现过程平稳控制的目的,在史密斯预测控制结构的基础上,提出了基于一种基于鲁棒性能指标λ的参数整定原则,利用一阶泰勒级数逼近系统的时滞项,导出预测控制结构的控制器的控制参数,其可调的参数与系统的动态性能和鲁棒性能有着密切的联系。其后,分析一种鲁棒性能指标,导出其唯一可调的参数β与性能指标λ的表达式,并增加补偿项α修正对参数整定时产生的误差。通过仿真表明,该方法可以取得很好的平滑控制效果,具有很好的鲁棒性,能够克服过程滞后和过程参数不确定性导致的控制效果不理想的问题。     

纯滞后系统的单神经元Smith预测控制

该文针对纯滞后的特点,给出了一种新的单神经元Smit预测控制算法,即由单神经元控制器和Smith预估器组合的复合控制,并将其应用于以电炉为被控对象的计算机湿度控制系统。实验结果表明,这种控制方式能够充分利用神经元自学习的能力及补偿控制的优点,具有较好的适应性和抗干扰能力。     

基于Smith预估模糊PID控制的加热器温控系统

针对工业加热器出口温度具有大滞后、大时变、非线性以及精确模型难以建立等特性导致的工况复杂、控制难度大的问题,提出一种Smith预估模糊PID复合控制方案,利用模糊控制规则实现PID的3个参数在线自整定,采用Smith预估器对温控系统的纯滞后进行补偿。详细阐述温控系统的硬件配置和软件实现,实际运行结果表明该方案有效提高了系统的抗干扰能力和适应参数变化的能力,具有鲁棒性强、动态响应快及稳态精度高的优点。