自抗扰控制器的原理解析.pdfVIP

第24卷 第4期 天 津 理 工 大 学 学 报 V01．24No．4 2008年 8月 JOURNAL0FTIANJINUNIVERSITYoFTECHNOLOGY Aug．2008 文章编号：1673—095X(2008)04—0027—04 自抗扰控制器的原理解析 马幼捷，刘增高，周雪松，王新志 (天津理工大学 自动化学院，天津 300191) 摘 要：透彻地分析 自抗扰控制器的原理对提高自抗扰控制技术的应用效果，拓展其应用领域有着重要的意义．本 文分析了自抗扰控制器的发展历程及其各模块的作用，详细介绍了其主要模块的常见形式及特性．仿真证明了自抗 扰控制器的控制性能较PID有明显的改善． 关键词：跟踪微分器；扩张状态观测器；非线性状态误差反馈 中图分类号：TP13 文献标识码 ：A AnalysisonprincipleofADRC MAYou—jie，LIUZeng—gao，ZHOUXue—song，WANGXin—zhi (SchoolofAutomation，TianjinUniversityofTechnology，Tianjin300191，China) Abstract：AnalyzingtheADRC~principlethoroughlyisofimportantsignificancetoenhanceitsapplicationeffectandexpand ， itsapplicationarea．TheADRC~developmentcourse．thefunction，thefamiliarform andthecharacterofADRCmodulesaxe discussedexhaustively．Thesimulationprovedthatthecontrolperfomr anceofADRCismuchbetterthantheoneofPID． Keywords：trackingdifferentiator(TD)；extendedstateobserver(ESO)；nonlinearstateerrorfeedback(NLSEF) 基于扩张状态观测器的 自抗扰控制技术 (AD． 1 PID的精髓 RC)是中科院韩京清研究员提出的一种非线性鲁棒 控制技术，它把系统的模型摄动当作 内扰，将其和系 以PID为代表的经典控制理论诞生于20世纪 统的外扰一起作为系统总扰动加以补偿．PID在现有 50年代，目前PID控制器仍广泛应用于工业控制中， 工业控制中以其简单易用 占有主导地位，但对于复 而20世纪70年代发展起来的现代控制理论，尽管 杂工业对象 PID不易满足高性能控制的要求 ，为了 已经形成了完整的理论体系，但至今仍未取代 PID 改善其在强干扰及非线性系统中的控制效果，韩京 的统治地位．韩京清研究员经过多年的研究与思考， 清在改进非线性 PID控制器的基础上提出了自抗扰 指出了PID控制器得以广泛应用的精髓在于不依赖 控制的理念 ¨ J．经过许多不同领域学者进一步的 被控对象的数学模型，仅仅依靠控制 目标与实际行 理论分析、数字仿真和部分实验，验证了自抗扰控制 为之间的误差来确定消除此误差．但 PID 自身的一 对非线性，大时滞，强不确定性控制对象的鲁棒性和 些缺陷也限制了其在高精度控制领域中的应用． 适应性 J．此外，ADRC在DC—Dc变换，运动系统