气动人工肌肉关节的自抗扰控制

气动人工肌肉关节系统是一个强非线性时变自平衡2阶系统,鉴于传统控制方法难以克服控制精度、调节速度和稳定性之间的矛盾,设计了一种2阶自抗扰控制器.采用3阶扩张状态观测器实时估计未建模型部分及外界扰动,对系统进行线性补偿,并利用非线性反馈机制提高控制效率,在保证稳定性的前提下,提高调节速度和控制精度,使得系统的稳态精度小于...     

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。     

三相电压型PWM整流器自抗扰控制

针对三相电压型PWM整流器本身的非线性特点,提出一种非线性控制策略.采用自抗扰控制技术设计了电压和电流控制器,具有鲁棒性强的特点.通过电压控制器对负载扰动进行补偿,消除了负载扰动带来的输出直流电压稳态跟踪误差.三相电压型PWM整流器的开关信号利用空间矢量脉宽调制方法生成.仿真结果表明,本文所提控制策略是有效的     

二阶线性自抗扰控制系统的内部稳定性

总扰动与稳定性的关系是自抗扰控制研究的重要课题之一。针对二阶线性定常对象且外扰为加性这一简单而典型的情况,文章研究了二阶线性自抗扰控制的稳定性。选用内部稳定性作为稳定性的定义,并在时域找到了使线性自抗扰系统内部稳定的一个充要条件。该条件与对象的不确定参数有关,与外扰无关,也不需要内扰有界,因此以往研究中常用的“总扰动有界”这一假设可以被取消。     

连续搅拌反应釜系统的自抗扰控制

针对连续搅拌反应釜系统(CSTR)大滞后,大惯性以及动态特性随工况不确定性变化的特点,通过设计参数可调的跟踪微分器和扩张状态观测器,改进经典PID算法的固有缺陷,提出不依赖于精确CSTR模型的离散自抗扰控制方案,采用西门子新一代工业可编程控制器-SIMATIC PCS7在多功能过程与控制系统的CSTR实验仿真对象上实现...     

基于自抗扰控制的永磁同步电机伺服控制系统

永磁同步电机伺服控制在工业中具有广泛的应用,而目前的控制方法存在控制精度较低、系统开销大、控制结构复杂等问题.论文基于自抗扰控制理论,设计了永磁同步电机伺服控制系统.该控制系统采用双环控制,其中位置环采用自抗扰控制,电流环采用PI控制,并采用Matlab/Simulink仿真分析了不同负载转矩及系统扰动对于控制系统的影...     

宇航员康复训练机器人自抗扰力控制

为帮助宇航员在失重环境中进行卧推训练,提出了一种基于并联柔索驱动机构的宇航员康复训练机器人.针对系统内部和外部扰动都比较大的问题,在对单个柔索驱动单元进行动力学分析的基础上,提出了基于自抗扰控制技术的宇航员康复训练机器人力控制器.为了验证自抗扰控制器的性能,通过与PID控制对比,进行了仿真实验.实验结果表明:该控制器具有良好的动、静态性能,抗干扰能力强,对内部参数变化具有很强的鲁棒性.     

Active Disturbance Rejection Control System Design for a Morphing Wing Structure

Control system design for a morphing wing structure, which is proposed by NextGen Aeronautics, Inc., is investigated in this paper. The dynamic model of the morphing wing, developed based on the Euler‐Lagrange equation, is nonlinear, multivariable coupled, over‐actuated and uncertain. The allocation‐decoupling controller is designed based on control efficiency and decoupling matrices. For each decoupled subsystem, nonlinear and linear active disturbance rejection control (ADRC) systems are designed and compared. The time‐optimal property and the convergence of nonlinear ADRC are analyzed theoretically based on the isochronic region and Lyapunov theories. The simulation results of the developed control systems show satisfactory performances of decoupling and extreme tolerance of internal uncertainty and external disturbance. The comparison of nonlinear and linear ADRC systems demonstrate that the nonlinear system can provide a little better performance while the linear system can greatly simplify the design procedure. The results indicate that, the methods of control system design proposed in this paper are practical and effective for motion control of complex uncertain dynamical systems.     

基于统一PCHD 建模的永磁同步电机无源控制

针对表面式永磁同步电机( SPMSM) 驱动系统的非线性特点,着眼于调速系统的 高性能要求,基于互联和阻尼配置的能量成形方法和端口受控耗散哈密顿( PCHD) 系统原理, 研究了SPMSM 系统的统一PCHD 建模和速度控制问题。首先,从能量平衡的观点,建立了逆 变器、考虑铁损的SPMSM、机械负载一体的不确定系统统一PCHD 数学模型,然后在此基础 上,设计了SPMSM 驱动系统的无源控制器,逆变器非线性扰动由扩张状态观测器进行补偿, 最后利用自抗扰控制设计了速度调节器得到q 轴期望的电流,所得控制器更加简单和容易实 现。仿真结果表明,所提方法实现了全局稳定性控制、鲁棒性强; 调速系统具有优良的动、静 态性能。     

Active Disturbance Rejection Control of a Magnetic Suspension System

This paper proposes a novel output feedback control scheme for robust stabilization and tracking tasks in a magnetic suspension system. Active disturbance rejection control, differential flatness and on‐line asymptotic disturbance estimation are properly used for the proposed control synthesis. The controlled system is subjected to a wide spectrum of unknown significant matched and unmatched disturbances due to external forces and voltages, parametric uncertainties, control and state‐dependent perturbations and possibly input unmodeled dynamics. The effectiveness and robustness of the proposed active disturbance control scheme is verified by computer simulations for the robust tracking of a rest‐to‐rest reference position trajectory specified to firstly stabilize the suspended mass at a desired vertical position and next transfer it to another equilibrium position for both continuous and switched control voltage signals.     

车载惯性平台随动系统的自抗扰控制

针对车载惯性随动平台的扰动特性,提出了随动伺服回路的自抗扰控制算法。该方法不需要精确的系统数学模型,具有强鲁棒性、快速性、高精度、方法简单等特点。仿真和实验结果表明,该方法调转时间短,抗干扰能力强,是一种应用在实际平台系统中的理想的控制器。     

基于 BP 神经网络的无刷直流电机的自抗扰控制

无刷直流电机调速系统是多变量,非线性强耦合的非线性系统。它的齿槽转矩和负荷扰动性能很容易被参数的变化所影响。为了解决这个不足,论文将BP神经网络算法应用到自抗扰控制系统。自抗扰控制器是独立的精确的控制器,其扩张状态观测器可以准确地估计该系统的扰动。然而自抗扰控制器的非线性反馈参数是很难获得的,在文章中这些参数是来自BP神经网络。仿真结果表明,基于BP神经网络的自抗扰控制器能改善该伺服系统的快速性、控制精度适应性和鲁棒性。     

基于线性自抗扰控制技术的永磁同步电机控制策略研究

永磁同步电机(PMSM)具有体积小、高速度、高精度等优势,广泛应用于现代工程实际当中。在多数情况下其控制策略采用经典的PID控制,但较多的实际复杂环境当中,传统的PID所暴露的固有缺陷已经无法满足PMSM的控制高效性。采用先进的线性自抗扰控制策略,其具有不依赖具体对象模型,控制器自身可以估计补偿作用于被控对象的所有扰动的优势,实验仿真结果表明,该方案有效抑制了扰动,进而提高了系统的控制性能。     

小波神经网络自抗扰控制器在水下机器人深度控制中的应用

本文主要实现对水下机器人的深度控制。针对BP神经网络的缺点,根据小波神经网络的优越性,设计小波神经网络自抗扰控制器。利用Matlab simulink对控制器进行仿真测试,表明该控制器控制效果良好,具有较高的鲁棒性。     

半导体温控系统的自抗扰控制器设计

针对半导体温控系统大时间常数、时滞较大且易受参数扰动影响的问题,提出了自抗扰控制(ADRC)技术。针对自抗扰控制器待调节参数多、参数整定较为困难的问题,从fal函数特性及扩展状态观测器(ESO)设计出发,确定了自抗扰控制器的参数,并探讨了如何准确估计建模误差与外扰。仿真试验表明,系统在半导体致冷器件优值系数、冷热端温差发生变化及受到电压纹波干扰时均具有良好的鲁棒性能和动态性能。     

Stabilization and Tracking Control of X‐Z Inverted Pendulum Using Flatness Based Active Disturbance Rejection Control

A flatness based robust active disturbance rejection control technique scheme with tracking differentiator is proposed for the problem of stabilization and tracking control of the X‐Z inverted pendulum known as a special underactuated, non‐feedback linearizable mechanical system. The differential parameterization on the basis of linearizing the system around an arbitrary equilibrium decouples the underactuated system into two lower order systems, resulting in two lower‐order extended state observers. Using a tracking differentiator to arrange the transient process utilizes the problem of stabilization and tracking control and gives a relatively small initial estimation error, which enlarges the range of the controller parameters. The convincing analysis of the proposed modified linear extended state observer is presented to show its high effectiveness on estimating the states and the extended states known as the total disturbances consisting of the unknown external disturbances and the nonlinearities neglected by the linearization. Simulation results on the stabilization and tracking control of the X‐Z inverted pendulum, including a comparative simulation with an all‐state‐feedback sliding mode controller are presented to show the advantages of the combination of flatness and active disturbance rejection control techniques.     

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。     

基于灰色模型的自抗扰控制在负荷控制中的应用研究

火电厂钢球磨煤机的负荷对象具有大滞后、慢时变、强非线性等复杂特性,采用常规控制方法难以获得满意的控制效果,文章提出了基于灰色预测模型的自抗扰负荷控制方法,它把灰色预测模型与自抗扰控制结合起来,在常规的自抗扰控制中加入灰色预测模型的控制方法,并且控制系统的参数采用自适应遗传算法进行优化;仿真结果表明这种控制方法系统响应快、超调小、鲁棒性好、抗干扰能力强,可以有效解决大滞后、非线性及适应性等问题。     

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。     

自抗扰控制器在液位控制中的研究

经典PID控制器由于其简单实用,在液位控制中广泛的应用。但对于涉及到工业过程控制中的一阶时滞系统来说:PID控制存在着诸多不理想因素,如环境变化等容易导致工业模型参数随之变化造成的控制不理想。为了改善其液位的控制效果并保留经典PID控制的简单实用性。提出了一种比较新型的控制方案:即自抗扰控制器(ADRC)水箱液位控制。自抗扰控制器具有模型简单,收敛速度快,精度高,参数易于调节等特点,通过建立控制系统的仿真模型,将用Z-N整定方法的PID控制与自抗扰控制进行比较,并进行了仿真对比研究。结论表明:自抗扰算法在液位控制等控制工程中是一种优秀的控制方案。