复杂扰动下的动力翼伞轨迹跟踪控制

针对动力翼伞系统易受舵机负载转矩和外界风场等复杂扰动影响的问题,本文改进动力翼伞系统模型,引入具有负载转矩的直流电机模型。提出了基于自抗扰控制的轨迹跟踪控制器,分别设计了横纵向通道控制器,横向轨迹通道采用串级自抗扰控制,内环控制器对舵机负载扰动进行估计和补偿,减小死区误差;外环控制器跟踪参考飞行方向,降低风扰影响。半实物仿真结果表明:该控制策略性能优于传统自抗扰控制(ADRC)和PID控制器,能有效抑制舵机负载和风场扰动,提高跟踪精度,且稳定性和鲁棒性显著增强。     

PMSM的二自由度PID控制

为了在运动控制系统中实现对传统PID控制的有效改进，提出了针对交流永磁同步电动机的二自由度PID控制算法，给出了一般和简化的二自由度控制器结构图及设计方法.该方法有效地解决了PID控制难以兼顾跟踪性能与抗扰性能的缺陷，使得系统在运行过程中，控制器输出可以保持动态最优.对于小惯性的PMSM系统进行了仿真，仿真结果表明：该方案对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性，并具有良好的动、静态性能.     

磁悬浮系统自抗扰广义预测控制

针对负载扰动以及轨道“台阶”现象可能导致磁浮列车失稳的问题,将自抗扰广义预测控制（LADRC-GPC）理论引入磁浮列车悬浮系统,设计了一种新型悬浮控制器。控制器采用分层控制策略,内层利用扩张状态观测器(ESO)对系统进行动态补偿,得到被控对象的受控自回归滑动平均模型(CARMA) ,降低了对被控对象数学模型的依赖程度。外层以内层控制为被控对象,采用广义预测控制（GPC）对系统进行动态优化控制,提高了控制器的跟踪性。通过仿真和实验与PID控制算法、线性自抗扰控制（LADRC）算法比较,结果表明:自抗扰广义预测控制算法具有较好的跟踪性与鲁棒性,在较大负载扰动时仍能保持较小的误差。     

基于分数阶自抗扰技术的核电站稳压器压力控制

针对传统PID在复杂的核电站稳压器控制系统中无法获得良好的控制效果的问题,提出了分数阶自抗扰控制器(FOADRC).该控制器将分数阶控制器与自抗扰控制器相结合,不仅具备分数阶控制器的快速与高精度特点,还具备自抗扰控制器的强鲁棒性和抗扰动性能,解决了ADRC技术中非线性状态误差反馈控制律调参较困难的问题.建立的稳压器压力控制的Simulink仿真模型表明,分数阶自抗扰控制器与传统PID控制和ADRC控制相比具有更加优良的性能指标.     

基于ADRC的低速位置伺服系统及其仿真

低速位置伺服系统中的非线性摩擦力、参数摄动以及外部扰动等因素都会降低系统的精度. 本文对无刷直流电机低速位置伺服控制方法进行了研究. 简要介绍了自抗扰控制器,利用Stribeck摩擦模型和二阶自抗扰控制器构建位置伺服系统并确定控制器参数,最后与PD控制和滑模控制进行比较仿真实验. 实验结果表明,基于自抗扰控制的低速位置伺服系统具有较好的动态和稳态性能,对系统内部参数摄动和外部扰动以及非线性摩擦都具有很强的鲁棒性.     

永磁同步电机混合非线性控制策略

永磁同步电机是一个非线性多变量强耦合系统,采用传统的线性控制方法难以在大范围运行中保持良好的动态性能和鲁棒性.针对永磁同步电机的特点,提出一种结合滑模控制和自抗扰控制的混合非线性控制策略,用于永磁同步电机矢量控制系统设计.根据指数趋近律算法设计滑模控制器,用于内环的电流控制.外环的速度采用自抗扰控制,速度控制器对负载扰动进行估计和补偿.仿真结果表明,提出的控制系统不仅具有良好的动态和静态性能,而且对负载及系统参数扰动具有较强的鲁棒性.     

基于滑模自抗扰的永磁同步电机控制

针对基于自抗扰原理的永磁同步电机控制存在待整参数多和参数物理意义不明显等问题,提出 一种改进滑模自抗扰控制算法。首先,利用滑模趋近律构建出最优控制函数,将扩张状态观测器及非线性误 差反馈控制律中的 fal 函数用最优控制函数代替,从而减少待整参数,完成对非线性自抗扰控制器结构的优化。 其次,使用李雅普诺夫函数对改进滑模自抗扰控制器的稳定性进行分析。最后,采用 Matlab 仿真验证该算 法的可行性。仿真结果表明：永磁同步电机调速系统采用改进滑模自抗扰控制器后,既能保留非线性自抗扰 法无超调起动和抗负载扰动能力强的优点,又能提高永磁同步电机调速系统的动态稳态性能。     

用于直驱式机电作动器的PMSM自抗扰控制研究

基于永磁同步电机(PMSM)的直驱式机电作动器,要求电机位置控制精度高、鲁棒性强,且具有极高的抗负载冲击能力.针对以上需求,设计了实用的PMSM自抗扰控制器.首先,采用线性控制率实现误差反馈控制,并应用扩张状态观测器(ESO)估计交、直轴电流交叉耦合及电量参数摄动所引起的扰动以进行前馈补偿,实现id=0的矢量控制及交轴电流随动控制;然后,应用跟踪微分器安排位置响应的过渡过程,用ESO估计出系统状态及负载和摩擦转矩引入的总扰动,分别用于实现非线性状态反馈控制及扰动补偿,完成以交轴电流为内环的位置伺服控制.仿真及实验结果表明,PMsM自抗扰控制系统精度高,响应快速无超调,刚度大,算法本身计算量小,且易于工程实现,具备可行性.     

MGA在环形力矩电机H∞速度控制中的应用

数控转台永磁环形力矩电动机回转送进系统采用直接驱动技术后,对负载扰动和参数变化比较敏感,使系统的伺服性能大大降低.针对这一问题,采用多目标遗传算法设计H_∞速度控制器,对H_∞速度控制器参数优化选取,该控制方法可以有效地抑制负载扰动和参数变化对数控转台伺服系统产生的干扰,使系统具有更强的鲁棒性,并获得良好的跟踪响应.仿真结果表明,所提出的多目标遗传算法H_∞速度控制使 数控转台回转送进系统对负载扰动及参数变化具有更强的鲁棒性和快速性.     

永磁同步电梯门机改进型自抗扰控制策略

针对永磁同步门机转动惯量大范围变化导致控制器参数设计困难这一问题,提出改进型线性自抗扰控制(LADRC)策略.设计转速自抗扰控制器,对转动惯量和负载变化引起的扰动进行实时观测和补偿,达到改善转速控制性能并避免控制器参数标定过程的目的;设计并联型LESO,能够在线性扩张状态观测器(LESO)带宽取值受限的条件下提高扰动观测性能并保留线性自抗扰控制器参数设计简单的优点.仿真和工程验证均表明：所提出的改进型自抗扰门机控制系统在简化控制器参数标定过程的同时获得更优良的控制性能,且对不同型号门机系统具有广泛适用性,采用该控制器可降低应用成本,提高行业竞争力.     

基于等效滑模控制法的四旋翼无人机自抗扰控制器设计

针对带有扰动及不确定性的四旋翼无人机的稳定性问题，提出一种基于等效滑模控制法的自抗扰控制器.首先根据机体坐标系和地面坐标系的转化，结合牛顿第二定律和牛顿-欧拉公式，构造无人机的动力学模型.然后设计拓展状态观测器，用来恢复系统状态及对系统所有扰动和不确定性估计，以实现误差快速收敛和提高估计精度.基于自抗扰控制器提出等效滑模控制器的概念，将控制输出分成等效控制项和切换鲁棒控制项，再与非奇异终端滑模控制相结合，避免奇异问题.通过李雅普诺夫稳定性理论证明，设计的自抗扰控制器可以实现系统渐近稳定.数值仿真例子验证了抗扰动性能和鲁棒性.     

永磁同步电机调速系统的分数阶积分滑模控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)调速系统对负载扰动及参数变化的鲁棒性,采用速度误差的分数阶微积分,设计了非线性积分滑模面,并提出一种基于分数阶积分滑模控制算法(FOISMC)的PMSM速度控制系统。通过Lyapunov定理证明了所设计的控制器的稳定性,并对该控制器进行了性能分析。理论分析和数值仿真结果表明:所提方法比整数阶积分滑模控制以及常规PI控制具有更好的动态性能和抗扰动能力,以及更高的速度跟随精度。     

锚杆钻机转速的头脑风暴最优自抗扰控制

锚杆钻机作为巷道掘进支护的关键设备,其控制主要依赖于操作人员经验.不合理的钻机转速经常导致别杆、断杆等故障发生,大大降低了钻进效率.考虑到钻机回转系统固有的非线性和参数时变性,以及由多种因素引起的内外扰动,提出了锚杆钻机转速的头脑风暴最优自抗扰控制方法.该方法基于钻进围岩顶板条件,动态估计转速的给定值;为兼顾系统的动、稳态控制性能要求,采用头脑风暴优化算法实现自抗扰控制参数优化整定.基于Matlab和AMESim的联合仿真平台,面向单一围岩,考虑无扰和存在外部扰动的两种情况进行验证.实验表明,相比于已有最优PID控制方法,所设计的最优自抗扰控制器具有更好的动、稳态性能和更强的鲁棒性.     

采用自抗扰控制器解决异步电动机调速系统参数鲁棒性问题

针对异步电动机难以建立精确的数学模型和采用PI调节器矢量控制系统参数鲁棒性差的问题,提出用自抗扰控制器控制异步电动机调速系统。自抗扰控制器不需要电动机的精确数学模型,通过扩张状态观测器估计电机模型中的耦合项及参数摄动等引起的总扰动并加以补偿,实现了磁链和转矩的完全解耦。在观测磁通的基础上,建立了无速度传感器矢量控制异步电机调速系统。仿真结果表明,此控制方案有较好的稳定性和很强的鲁棒性。     

自抗扰控制器的动态参数整定及其应用

将带动态参数整定的非线性状态观测器ESO引入自抗扰控制器中,重新设计自抗扰控制器,并提出一种自抗扰控制器参数整定方法,总结出自抗扰控制器的调节规律,以解决自抗扰控制器参数难以整定这类问题。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进行控制系统设计及仿真研究,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表现出很好的调节品质。     

基于PCH控制的永磁同步电动机自适应L2扰动抑制

针对隐极永磁同步电动机（permanent magnet synchronous motors,PMSM）速度控制易受定子电阻、定子电感、负载转矩变化的影响,采用端口受控哈密顿（port—con—trolled hamiltonian,PCH）控制与自适应L2扰动抑制相结合的方法设计了PMSM的速度控制器。应用L2增益控制原理对负载扰动进行有效地抑制,在L2增益控制的基础上,引入自适应方法,减小PMSM定子电阻和电感变化的影响。文中建立了基于状态误差PCH控制的PMSM自适应L2扰动抑制仿真模型。仿真结果表明,用L2扰动抑制可以对负载扰动进行有效抑制,更好的减小误差,获得的效果更佳。     

基于自抗扰控制的水面无人艇路径跟踪控制器

针对欠驱动水面无人艇非线性系统,设计了一种参数在线优化的路径跟踪自抗扰控制器。对包含不确定动态的水面无人艇数学模型和参数化路径引导方法做了简要的说明,并引入一种基于混沌局部搜索策略的双种群遗传算法,对自抗扰控制器的参数进行在线优化。通过不同条件下的仿真试验结果说明,本研究设计的路径跟踪控制器对海洋环境的不确定动态、未知扰动以及模型的参数摄动具备良好的稳定性和鲁棒性。     

不确定时滞系统ADRC控制

针对不确定时滞系统，将输入时滞系统等价于高阶输入无时滞系统，利用自抗扰控制技术(ADRC)，并在控制回路中串联一滤波器得到易于执行的控制量．自抗扰控制技术是由跟踪微分器(TD)、扩张状态观测器(ESO)、非线性PID(即NPID)等组成，根据对象的输入输出信息来估计扰动并补偿，从而自动实现抑制扰动，并将被控对象化成积分器串联型以便构造理想的控制器．仿真结果表明：自抗扰控制技术以一套不变的参数，当存在外干扰、模型不确定、状态时滞、输入时滞、甚至输入时滞增加几倍时，系统仍然能够保持理想的跟踪效果．     

一种机电位置伺服系统的抑扰控制策略及其实现

针对某型电机试验设备的三坐标自动定位安装系统存在较严重扰动的问题,探讨了相应的抑扰控制方法。首先建立了内扰因素复杂且重力荷载外扰显著的Z轴升降系统的动力学模型,在此基础上构建了一个交流伺服驱动的全闭环机电位置伺服系统,以初步达到消除系统各种环内扰动影响的目的。为了进一步提高系统的抗扰能力,在全闭环控制系统的位置外环控制器中引入先进的自抗扰控制器（ADRC）算法。基于该全闭环位置伺服系统进行Matlab/Simulink仿真实验,对位置环采用ADRC调节与PID调节的抗扰效果进行了比对分析,结果显示在恒定负载外扰下的位置跟踪性能及电气阻抗内扰下的位置保持性能ADRC控制优于PID控制。最后在试验设备上完成了相应的测试实验,对仿真结果作出了进一步的验证。     

基于自适应的自抗扰控制技术提高扰动隔离度

针对扩张状态观测器对二阶及二阶以上系统的扰动观测值存在相位滞后的问题,提出了一种基于扰动频率自适应的自抗扰控制的新方法,并在直线型倒立摆装置中进行了实验验证。实验结果表明:本文方法解决了扩张状态观测器对二阶及二阶以上系统的扰动观测值存在相位滞后的问题;在2 Hz以内随机扰动的作用下,对比传统状态反馈控制器,它将扰动隔离度至少提高了7.85 d B,同时,自抗扰控制器具有很强的鲁棒性,允许被控对象参数在15%的范围内浮动。