自适应线性自抗扰控制器的设计

自抗扰控制器对于抑制不确定的扰动有良好的效果,但其控制器参数较多且整定困难。为了实现自适应的线性自抗扰控制器,对线性自抗扰控制器的参数整定策略展开了研究。首先,设计了基于观测误差的线性扩张观测器参数自适应整定算法。接着,设计了自抗扰控制器线性反馈环节的参数的自适应整定算法。最后,利用李雅普诺夫方法,证明上述自适应整定算法得到的参数可以保证扩张状态观测器的观测误差和被控系统最终输出误差都收敛至零。实验结果表明:精密气浮运动平台低速工况下,自适应线性自抗扰控制器的参数在0.8s内即可迅速完成整定计算;线性扩张观测器观测误差绝对值小于2nm;被控精密气浮运动平台的速度波动不大于5%。自适应线性自抗扰控制器实现了控制器参数在线整定,控制器的性能表现满足要求。     

基于CPSO算法的风力机变桨距自抗扰控制

为解决风力机控制系统在不同风况下稳定性差的问题,设计了一种变桨距自抗扰控制器,估计和补偿了系统未知环节和外界扰动,实现输出功率在不同风速下稳定输出。针对自抗扰控制器参数多且难以整合的特点,融入混沌粒子群优化(CPSO)算法优化控制器的参数,减少了参数整定的数目,提高了系统控制精度和效率。对额定功率为300 kW的风电机组在不同风速作用下进行仿真,结果表明,该方法可以快速调节风速变化引起的输出波动,能够使控制系统输出平稳且超调量小,具有较好的稳定性和鲁棒性。     

基于改进型自抗扰控制器的PMSM控制系统分析

针对自抗扰控制器（activedisturbancerejectioncontroller,ADRC）在扰动剧烈变化时扩张状态观测器（extendedstateobserver,ESO）观测精度降低致系统鲁棒性变差的问题,提出采用径向基（radial basisfunction,RBF）神经网络补偿优化ESO的方法,并将其用在永磁同步电机（permanentmagnet synchronousmotor,PMSM）速度环中。首先根据永磁同步电机d-q轴微分方程组模型设计一阶自抗扰控制器,搭建电机负载转矩观测器用来采集RBF神经网络所需的负载转矩数据,然后利用RBF神经网络对扰动实时辨识的结果对ESO进行实时补偿,并证明了闭环系统的稳定性,最后通过Matlab/Simulink仿真平台进行验证。实验结果表明：在相同条件下和传统ADRC相比,加入RBF神经网络补偿的自抗扰控制器在负载突变时,PMSM系统具有更低的震荡幅度和更快的稳定时间。     

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.     

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。     

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。     

基于自抗扰控制算法的两轮自平衡车分析

为解决两轮自平衡车因系统的不确定和驾驶者的不同而导致它的系统参数变化的问题,将自抗扰控制(ADRC)技术应用到两轮自平衡车的自适应控制中。该系统是以加速度计、陀螺仪为姿态传感器,与连有同轴的永磁有刷直流电机为执行机构的两轮自平衡车,考虑车轮与地面的摩擦力因素,通过物理学分析,运用牛顿力学方程建立了系统对应的非线性数学模型,得到了其状态空间方程,将系统解耦成平衡与转向两个独立的子系统,应用自抗扰控制技术估算出系统的总扰动,对系统进行了控制补偿,提出了基于自抗扰控制算法来实现两轮自平衡车的控制的方法。在Matlab中的Simulink模型/建模平台上进行了仿真评价,并通过搭建实验平台进行了不同路况的试验验证。试验结果表明:自抗扰控制技术能够满足两轮自平衡车控制的目标,可以用来控制两轮自平衡车系统。     

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.     

PMSM自抗扰控制算法研究

介绍了自抗扰控制算法在永磁同步电机调速系统中的应用,针对一阶自抗扰控制算法在永磁同步电机调速系统中存在的问题,提出了模型补偿自抗扰控制方案。相比一阶自抗扰控制算法,所采用的模型补偿自抗扰算法具有更好的抗扰动性能。     

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。     

基于自抗扰重复控制的压电驱动器高精度跟踪控制

针对压电驱动器的高精度控制问题,提出一种自抗扰重复控制设计方法。首先,给出压电驱动系统的动力学模型;然后,在线性自抗扰控制(LADRC)中引入输出反馈积分控制器和一类插入式重复控制器,提出一种具有阶跃、斜坡和周期信号跟踪/抑制能力的自抗扰重复控制策略。进一步,结合小增益定理,分析闭环系统的稳定性及控制系统的设计方法。最后,将所提方法应用于一类压电驱动系统,实验结果表明该方法与LADRC相比,能显著提升控制效果,且高精度跟踪/抑制多种外部信号。     

基于遗传算法的可控励磁直线磁悬浮同步电动机自抗扰控制

对可控励磁直线磁悬浮电动机控制系统提出基于遗传算法的自抗扰控制策略。根据可控励磁直线磁悬浮电动机的运行机理,建立其数学模型。设计反馈跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性反馈控制律,对传统函数fal进行改进,应用到控制器中。实现对给定信号的跟踪,并将系统耦合量和外界扰动作为系统的“总扰动”,并对总扰动进行观测与补偿。针对控制器中存在多个参数难以整定的问题,采用遗传算法对控制器参数进行寻优。对控制系统进行仿真研究,结果表明,基于遗传算法的自抗扰控制系统具有对参考信号良好的跟踪性能,以及对干扰信号的抑制能力。     

一种基于自抗扰控制的电子差速控制策略研究

电动车辆转向时,复杂路况及车况综合作用下,驱动轮承载更强扰动的负荷,驱动轮滑移运动所占比重不确定性增大,影响行车稳定与安全.为此,设计基于自抗扰控制(ADRC)的电子差速控制(EDC)策略,并利用混沌粒子群优化算法(CPSO)设计控制器参数.构建7自由度整车模型,以滑移率为控制量、驱动轮电机转矩为输出,设计基于CPSO...     

Predictive active disturbance rejection control for processes with time delay

Active disturbance rejection control (ADRC) has been shown to be an effective tool in dealing with real world problems of dynamic uncertainties, disturbances, nonlinearities, etc. This paper addresses its existing limitations with plants that have a large transport delay. In particular, to overcome the delay, the extended state observer (ESO) in ADRC is modified to form a predictive ADRC, leading to significant improvements in the transient response and stability characteristics, as shown in extensive simulation studies and hardware-in-the-loop tests, as well as in the frequency response analysis. In this research, it is assumed that the amount of delay is approximately known, as is the approximated model of the plant. Even with such uncharacteristic assumptions for ADRC, the proposed method still exhibits significant improvements in both performance and robustness over the existing methods such as the dead-time compensator based on disturbance observer and the Filtered Smith Predictor, in the context of some well-known problems of chemical reactor and boiler control problems.     

Active disturbance rejection control based human gait tracking for lower extremity rehabilitation exoskeleton

This paper presents an active disturbance rejection control (ADRC) based strategy, which is applied to track the human gait trajectory for a lower limb rehabilitation exoskeleton. The desired human gait trajectory is derived from the Clinical Gait Analysis (CGA). In ADRC, the total external disturbance can be estimated by the extended state observer (ESO) and canceled by the designed control law. The observer bandwidth and the controller bandwidth are determined by the practical principles. We simulated the proposed methodology in MATLAB. The numerical simulation shows the tracking error comparison and the estimated errors of the extended state observer. Two experimental tests were carried out to prove the performance of the algorithm presented in this paper. The experiment results show that the proposed ADRC behaves a better performance than the regular proportional integral derivative (PID) controller. With the proposed ADRC, the rehabilitation system is capable of tracking the target gait more accurately.     

Active disturbance rejection control: Methodology and theoretical analysis

The methodology of ADRC and the progress of its theoretical analysis are reviewed in the paper. Several breakthroughs for control of nonlinear uncertain systems, made possible by ADRC, are discussed. The key in employing ADRC, which is to accurately determine the “total disturbance” that affects the output of the system, is illuminated. The latest results in theoretical analysis of the ADRC-based control systems are introduced.     

基于 GA-模糊 RBF 的发电机组滑模自抗扰控制

针对燃煤发电机组风烟系统大惯性、大滞后、参数不稳定等特点,提出一种基于发电机组的滑模自抗扰控制策略。选择模糊径向基函数(RBF)算法辨识模型,以梯度下降法和遗传算法分别对神经网络权值进行粗调和细调,通过扩张状态观测器估计系统内外部扰动,将非线性状态误差反馈控制律与滑模控制策略相结合以克服系统惯性、滞后和扰动的问题,并设计Lyapunov函数验证控制系统稳定性。仿真结果表明,滑模自抗扰控制与串级比例-积分-微分(PID)控制、滑模控制和自抗扰控制相比,在模型适配的情况下,所设计的控制策略在38 s达到设定值,无超调量;当向系统施加20%的反向阶跃干扰时,系统调节时间为39.5 s,超调量为3.4%。在模型失配情况下的调节时间为43.2 s,无超调量;当向系统施加20%的反向阶跃干扰时,系统调节时间为46.4 s,超调量为3.87%。工程应用结果表明,一次风量控制偏差在±10 000 m³/h以内,相比串级PID控制策略波动范围降低21%,系统抗干扰能力和鲁棒性得到有效提升。     

基于滑模自抗扰的PMLSM电流偏差解耦控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)存在电流耦合以及在运行过程中易受参数变化的影响使系统鲁棒性降低,本文设计了一种基于滑模自抗扰的电流偏差解耦控制(SADRC-CDDC)方法.从参考电流与实际电流作差处引入两轴交叉耦合支路,建立含耦合项的电流控制方程,计算出耦合量并对系统进行补偿,设计电流偏差解耦控制器(CDDC),用...     

Active disturbance rejection boundary control of Timoshenko beam with tip mass

In this paper, the active disturbance rejection control (ADRC) is utilized to stabilize the vibration of perturbed Timoshenko beam model with tip mass. The boundary control design is based on a hybrid PDE–ODE model, and is accompanied with designing a high-gain extended state observer (ESO) that is used to estimate the boundary disturbances. By transforming the model into the appropriate state space, the semigroup theory is employed to prove the well-posedness of the closed-loop system. To this end, it is proved by a frequency domain method that the semigroup generated by the system operator is exponentially stable, which allows to conclude the boundedness of perturbed closed-loop system response. The stability of the closed-loop system is further analyzed using the Lyapunov approach. Simulation results are presented to illustrate the efficacy of the suggested method.