气动恒力控制系统的自抗扰控制

针对磨削和抛光等对恒力控制装置的迫切需求,开展气动恒力控制系统研究。由于气动系统存在比例流量阀死区、气缸摩擦力以及气体可压缩等非线性问题,提出了一种二阶线性PID自抗扰控制器,并加入了死区补偿器。该控制器采用跟踪微分器对输入信号进行过渡,利用扩张状态观测器对非线性参数影响进行估计,并通过线性PID反馈控制律进行补偿,同时引入死区补偿器快速跳过死区范围。试验结果表明,相比传统PID控制和积分型线性自抗扰控制(I-LADRC),线性PID自抗扰控制具有更好的动态响应以及更强的鲁棒性,并且稳态误差小于2 N。     

异步电机自抗扰控制的动态性能分析

异步电机是强耦合的非线性系统,采用传统的PID控制和现代控制理论难以对其进行精确控制。基于自抗扰控制技术设计的矢量控制系统可以解决参数不确定的异步电机鲁棒性差的难题。针对不同控制方案的控制效果存在差异这一问题,将各种控制系统按照所用变频器的类型不同分为控制电压型和控制电流型两大类,通过对比其动态性能,深入分析造成性能差异的原因,得出电流型控制系统更适合用于电机控制系统的结论。     

大型风电机组自抗扰转速控制

通常情况下，大型风电机组都具备比较大的转动惯量，这直接造成在风速发生变化时机组转速无法快速地跟踪最大功率点。为了提高风电机组在较低风速下对风能的利用效率，从而提出自抗扰转速控制策略。下面将会对风电机组的相关特性和设计要求以及仿真实验的结果进行分析，希望对未来我国的大型风电机组的自抗扰转速的控制提供借鉴和参考。     

某新型电液伺服系统神经网络自抗扰控制

针对某新型同源平衡及定位电液伺服系统,设计了一种基于RBF神经网络在线整定ESO参数的神经网络自抗扰控制器(NNADRC)。利用RBF神经网络在线整定可调误差校正增益,实现非线性特性的实时、精确估计和补偿。数值仿真结果表明,NNADRC控制的稳态精度明显高于ADRC控制,且对外部负载扰动和内部参数摄动具有良好的鲁棒性,可以实现电液伺服系统的快速、平稳、高精度、无超调稳定控制。     

基于自抗扰控制器的感应电机直接转矩控制

异步电机不同转速运行时模型参数会发生较大变化,传统PI调节器不能满足大范围高精度调速的要求:现采用扩展状态观测器(ESO)对控制对象参数变化进行估计,并经过非线性组合方法对模型进行补偿.仿真结果表明:相对于经典PID控制器,基于ADRC的速度调节器对电机不同转速的运行具有较强的适应性,具有更好的动态性能.     

基于控制增益实时辨识的BLDCM自抗扰控制

自抗扰控制具有算法简单、性能优良等优点,控制增益b对控制效果的影响较大,高效稳定地在线辨识出该参数对提高控制效果具有重要意义。设计了一种基于模型参考自适应参数辨识的新型自抗扰控制器,核心参数自适应变化使该控制器拥有更好的性能,仿真结果表明参数b辨识准确并且该控制器相对于传统自抗扰控制具有更好的控制效果。     

高精度稳定平台伺服系统的自抗扰控制

提出了一种应用于高精度稳定平台伺服系统的设计方法。为满足稳定平台快速隔离扰动、稳定视轴的要求,将自抗扰控制应用于平台系统的速度环,和常规PID控制的电流环一起构成ADRC-PID控制。Simulink仿真结果表明,与传统PID控制相比,采用自抗扰控制后系统响应速度快,隔离度有较大的提高。ADRC-PID控制可满足高精度光电稳定平台的性能要求,系统具有响应速度快,隔离度好,鲁棒性强,稳定性高等特点。     

光电跟踪系统自抗扰伺服控制器的设计

考虑系统扰动对光电跟踪伺服系统精度的影响,提出了采用自抗扰的控制方案,并分析了实现自抗扰的工作原理。对某型光电跟踪系统进行了结构分析,将目标运动速度视为外部扰动,系统内部参数摄动视为内部扰动,采用扩张状态观测器从系统响应的输入、输出信号中估计出扰动,并进一步用跟踪微分器提取扰动的一阶导数来提高对扰动的估计精度,以最大程度地补偿扰动。实验结果表明,在载体扰动下,跟踪最大角速度为40mrad/s,最大角加速度为8mrad/s2,机动目标的误差0.1mrad,且响应速度快,超调10%。该方案结构简单,控制鲁棒性强;无需额外的传感器对目标运动进行测量、滤波和预测,即可有效提高系统高精度捕获、跟踪快速机动目标的能力。     

混合煤气管道多变量系统自抗扰解耦控制

针对煤气混合蝶阀串联系统具有强耦合、不确定性、干扰因素多、非线性等特点,应用自抗扰控制（ADRC）静态解耦和扩张状态观测器（ESO）动态解耦技术,给出一种适用于煤气混合蝶阀串联系统的ADRC解耦设计方案。为提高系统的响应速度,减少计算量,控制系统去掉跟踪微分器（TD）,并且ESO和NF（非线性反馈）采用线性函数的ADRC。仿真结果表明,该控制方案不仅解耦效果优良,而且具有较好的跟踪性能和抗扰动能力。     

磁悬浮系统的积分滑模自抗扰控制

针对磁悬浮系统存在着非线性、时滞和易受到其它不确定性因素干扰的问题，首先建立了单自由度的磁悬浮系统模型，提出一种基于积分滑模自抗扰的位置控制算法。算法利用扩张状态观测器对悬浮球的位置和未知干扰进行估计，再将估计的位置信息和干扰项用于控制的反馈和控制量的补偿。将积分滑模控制引入到非线性状态误差反馈控制律中，设计了积分滑模自抗扰控制器，并根据Lyapunov理论对控制系统的稳定性进行了证明。仿真结果表明，所设计的积分滑模ADRC控制器实现了对磁悬浮球的位置控制，对系统存在的内外扰动和不确定性具有较强的鲁棒性，同时能对设定位置信息进行跟踪，并有较好的动态特性。     

无人旋翼机线性自抗扰航向控制

研究无人旋翼机器人在干扰情况下的航向控制问题.无人旋翼机航向动力学包含输入非线性、时变参数和主-尾旋翼之间的强耦合,难以建立精确的数学模型,并且易受外部扰动影响,很难达到良好的控制性能.针对这一问题提出基于线性自抗扰控制(linear adaptive disturbance rejection control,LADRC)的航向控制方法,通过设计扩张线性状态观测器对未知模型和外界干扰进行实时估计并进行在线补偿.以自主研制的无人旋翼机为例,建立其航向动力学方程,把通道间的交叉耦合影响视为不确定扰动,将其与外部干扰作为扩张状态,利用观测器带宽确定观测器增益,设计线性扩张状态观测器来跟踪各阶扩张状态变量,为说明LADRC的有效性,选用PD控制为非线性状态误差反馈控制律实现航向控制.仿真以及试验结果表明在外部扰动或模型结构参数发生变化时控制器仍可获得理想的动态性能,具有很好的适应性和鲁棒性.     

基于自抗扰方法的永磁同步电机控制研究

永磁同步电机因其体积小、结构简单、效率高的优点在工业的伺服控制中得到了广泛应用,其高性能的控制算法是应用的核心。现介绍了永磁同步电机的矢量控制模型,提出了一种改进型线性自抗扰控制算法,设计了永磁同步电机速度环和位置环的自抗扰控制器,仿真结果表明,该控制方法达到了良好的控制效果。     

基于线性自抗扰的永磁同步电机速度控制研究

针对传统永磁同步电机速度控制采用双闭环比例积分控制算法,存在参数适应性差、抗干扰能力不足等问题,设计了一种基于线性自抗扰的永磁同步电机速度控制策略.采用这一控制策略,内环控制器和外环控制器均采用一阶线性自抗扰控制.仿真结果表明,基于线性自抗扰的永磁同步电机速度控制只需要整定带宽参数,与传统比例积分控制相比,具有转速抗干扰能力强、控制鲁棒性强的优点.     

基于滑模自抗扰控制的开关磁阻电机调速系统

开关磁阻电机的双凸极结构和开关电源供电方式使其电磁场存在非线性饱和特性，致使其运行时转矩脉动大，传统控制方法很难完成平稳调速。针对该问题，提出开关磁阻电机调速系统的滑模自抗扰控制策略。首先，内环根据开关磁阻电机数学模型设计自抗扰电流控制器，提高电流的响应速度和鲁棒性；其次，外环设计滑模速度控制器取代传统的PI控制器，并证明了系统的稳定性，增强了速度的鲁棒性；最后利用仿真与实验验证该控制策略的有效性。与传统的开关磁阻电机调速系统控制策略对比，能有效改善启动电流过大、转速超调和转矩脉动问题，提高了系统的响应速度和鲁棒性。     

无刷直流电机的自抗扰控制

自抗扰控制（ADRO）是在继承经典PID不依赖于对象模型优点的基础上，通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制技术，性能优良。在分析永磁无刷直流电机特点及使用现状的基础上，建立了基于自抗扰控制器的无刷直流电机控制系统。仿真结果表明，自抗扰控制器对无刷直流电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性，控制器算法简单，工程适用性较强，系统具有良好的动态响应性能。     

电液位置伺服系统自抗扰控制研究

由于电液位置伺服系统中存在不易获得精确数学模型、参数摄动以及外部未知扰动等问题,采用了一种改进自抗扰控制方案,充分利用系统已知信息,将系统位置误差作为控制器输入,以减小因扩张状态观测器产生的相位滞后,进而提高系统响应速度。同时对系统位置误差进行观测并予以补偿,并将系统高阶项以及未知扰动视为总扰动,以简化控制器结构,最后采用MATLAB与AMESim进行联合仿真。结果表明,所设计的一阶非线性自抗扰控制器能够实现系统的快速响应及精度控制,相较于改进前,响应速度提升47.62%,跟踪误差降低44.44%,与PID控制相比,响应速度提升了60%,跟踪误差降低了58.34%,对未知扰动等因素有良好的抑制能力,拥有更优良的控制品质和鲁棒性。     

磁悬浮轴承多变量系统自抗扰解耦控制

在介绍径向四自由度磁轴承结构的基础上,建立了磁轴承多变量系统状态方程。基于自抗扰控制器原理,针对径向四自由度磁轴承系统,提出了多变量系统自抗扰解耦控制方案,构建了控制系统结构,并给出相关控制算法。根据实验样机参数,利用MATLAB软件环境,构建了解耦控制仿真系统,针对系统的阶跃响应、转子起浮等进行了仿真试验。研究结果表明：采用自抗扰控制策略设计的控制系统成功实现了多变量的解耦控制,具有精度高、响应速度快、超调量小等特点。     

轴向主动磁轴承的模糊自抗扰控制

为了实现轴向主动磁轴承的准确和稳定控制,根据模糊控制理论和自抗扰控制(ADRC)理论,设计了轴向主动磁轴承模糊自抗扰控制系统,采用模糊控制器整定ADRC中非线性控制参数,并且给出了其控制算法和控制系统的结构.利用软件Matlab/Simulink对所设计的控制系统进行了仿真研究,仿真结果表明:所设计的轴向主动磁轴承模糊自抗扰控制系统具有响应速度快、超调量小、抗干扰能力强和鲁棒性好等特点.     

自抗扰控制器的简易实现

文中讨论的不确定系统可表征大多数实际对象,对其实行有效控制在工程中具有重要意义。自抗扰控制器正是该领域代表性的成果。本文在ＡＤＲＣ的设计思路指导下,给出了两类具体的ＡＤＲＣ设计方法及控制器。该控制器尤其适用于电机拖动等工业应用场合。