自抗擾控制技術(shù)簡介.doc

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1、自抗擾控制技術(shù)簡介1.自抗擾控制技術(shù)概述1.1什么是自抗擾控制技術(shù)自抗擾控制器(Auto/ActiveDisturbancesRejectionControler,ADRC)技術(shù)，是發(fā)揚(yáng)PID控制技術(shù)的精髓并吸取現(xiàn)代控制理論的成就，運(yùn)用計算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的歸納和總結(jié)和綜合中探索而來的，是不依賴被控對象精確模型的、能夠替代PID控制技術(shù)的、新型實(shí)用數(shù)字控制技術(shù)。1.2自抗擾控制技術(shù)的提出者——韓京清韓京清，朝鮮族,1937生，系統(tǒng)與控制專家，中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院系統(tǒng)科學(xué)研究所研究員、博士生導(dǎo)師，長期從事控制

2、理論與應(yīng)用研究丁?作，是我國控制理論和應(yīng)用早期開拓者Z-o韓京清先生于1998年正式提岀自抗擾控制這一思想。在這個思想提出之后,國內(nèi)外許多研究者都用繞著“自抗擾控制”展開實(shí)際T程應(yīng)用的研究。同時，自抗擾控制的理論分析的研究也在不斷的深入。13自抗擾控制技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)(1)口抗擾控制器采用“觀測+補(bǔ)償”的方法來處理控制系統(tǒng)中的非線性與不確定性，同時配合非線性的反饋方式，提高控制器的動態(tài)性能。(2)自抗擾控制器算法簡單、易于實(shí)現(xiàn)、精度高、速度快、抗擾能力強(qiáng)。(3)統(tǒng)一處理確定系統(tǒng)和不確定系統(tǒng)的控制問題；擾動抑制不需外

3、擾模型或者外擾是否觀測；控制算法不需辨識控制對象；統(tǒng)一處理非線性和線性系統(tǒng);可以進(jìn)行時滯系統(tǒng)控制；解耦控制只?？紤]靜態(tài)耦合，不用考慮動態(tài)耦合等。自抗擾控制技術(shù)簡介1.自抗擾控制技術(shù)概述1.1什么是自抗擾控制技術(shù)自抗擾控制器(Auto/ActiveDisturbancesRejectionControler,ADRC)技術(shù)，是發(fā)揚(yáng)PID控制技術(shù)的精髓并吸取現(xiàn)代控制理論的成就，運(yùn)用計算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的歸納和總結(jié)和綜合中探索而來的，是不依賴被控對象精確模型的、能夠替代PID控制技術(shù)的、新型實(shí)用數(shù)字控制技術(shù)。1.2自抗擾控

4、制技術(shù)的提出者——韓京清韓京清，朝鮮族,1937生，系統(tǒng)與控制專家，中國科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院系統(tǒng)科學(xué)研究所研究員、博士生導(dǎo)師，長期從事控制理論與應(yīng)用研究丁?作，是我國控制理論和應(yīng)用早期開拓者Z-o韓京清先生于1998年正式提岀自抗擾控制這一思想。在這個思想提出之后,國內(nèi)外許多研究者都用繞著“自抗擾控制”展開實(shí)際T程應(yīng)用的研究。同時，自抗擾控制的理論分析的研究也在不斷的深入。13自抗擾控制技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)(1)口抗擾控制器采用“觀測+補(bǔ)償”的方法來處理控制系統(tǒng)中的非線性與不確定性，同時配合非線性的反饋方式，提高

5、控制器的動態(tài)性能。(2)自抗擾控制器算法簡單、易于實(shí)現(xiàn)、精度高、速度快、抗擾能力強(qiáng)。(3)統(tǒng)一處理確定系統(tǒng)和不確定系統(tǒng)的控制問題；擾動抑制不需外擾模型或者外擾是否觀測；控制算法不需辨識控制對象；統(tǒng)一處理非線性和線性系統(tǒng);可以進(jìn)行時滯系統(tǒng)控制；解耦控制只耍考慮靜態(tài)耦合，不用考慮動態(tài)耦合等。1.自抗擾控制技術(shù)提出的背景2.1現(xiàn)代控制理論的缺點(diǎn)和改進(jìn)現(xiàn)代控制理論以狀態(tài)變量描述為基礎(chǔ)，以狀態(tài)反饋實(shí)現(xiàn)極點(diǎn)配置來改善全局動態(tài)特性的問題。因而，此種控制的主要手段是狀態(tài)反饋?！斑@種全局控制方法需耍知道關(guān)于開環(huán)動態(tài)特性的先驗(yàn)知識和狀

6、態(tài)變量的信息，這在許多T程實(shí)際中是很不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)楣こ虒?shí)際提供不了有關(guān)開環(huán)動態(tài)特性的多少先念知識，因此這種全局控制方法是很難在實(shí)際中得到應(yīng)用?！边@就是現(xiàn)代控制理論的缺點(diǎn)，這也限制了這種控制方法在工程實(shí)際中的應(yīng)用。事實(shí)上，耍實(shí)現(xiàn)控制冃的，不一定耍知道系統(tǒng)的開環(huán)動態(tài)特性。實(shí)現(xiàn)控制的主耍冃的是施加控制力，使冃標(biāo)值與輸出值Z間的誤差衰減下去，因而只需耍知道開環(huán)動態(tài)特性的具體表現(xiàn)量。這就是將狀態(tài)反饋的理念轉(zhuǎn)換為謀差反饋的理念。圖（1）、圖（2）是這兩種控制方式的框圖。-——慨劇器］~-一一X=MX)ff.x9X2.2PID控

7、制的優(yōu)缺點(diǎn)PID控制的主耍優(yōu)點(diǎn)是：“不用被控對象的精確模型，只用控制冃標(biāo)與對象實(shí)際行為的誤差來產(chǎn)生消除此誤差的控制策略的過程控制思想，是PID留給人類的寶貴思想遺產(chǎn)，是PID控制技術(shù)的精髓。”也正是因?yàn)檫@個原因，PID控制才能在控制工程實(shí)踐中得到廣泛有效的應(yīng)用。PID控制的腑:(1)直接以e=v-y的方式產(chǎn)生原始誤差?？刂苾袠?biāo)v是有可能產(chǎn)生突變的，而對象輸出y—定是連續(xù)的，用連續(xù)的緩變的變量追蹤可能跳變的變量本身就是不合理的。(2)產(chǎn)生e的微分信號沒有太好的辦法。(3)線性組合不一定是最好的組合方式。(4)誤差信號

8、e的積分反饋的引入有很多負(fù)作用。韓京清研究員針對PID控制的缺陷提出了改進(jìn)方法。(:L)安排過渡過程。(2)微分信號的提取。(3)各參數(shù)的非線性組合的應(yīng)用。(4)狀態(tài)擴(kuò)張觀測器。1.自抗擾控制器的基本結(jié)構(gòu)“用安排過渡過程、擴(kuò)張狀態(tài)觀測器、非線性組合部件就可以裝配岀具有奇特功能的控制器自抗擾控制器(Auto/ActiveDisturbancesRejectio