自抗擾控制介紹

振動控制與運動體控制實驗室自抗擾控制技術(shù)12023最新整理收集do

something振動控制與運動體控制實驗室目錄ADRC的產(chǎn)生ADRC的結(jié)構(gòu)安排過渡過程TD擴張狀態(tài)觀測器非線性反饋參數(shù)整定方法應用參考文獻2振動控制與運動體控制實驗室目錄ADRC的產(chǎn)生ADRC的結(jié)構(gòu)安排過渡過程TD擴張狀態(tài)觀測器非線性反饋參數(shù)整定方法應用3振動控制與運動體控制實驗室一、ADRC的產(chǎn)生PID的缺陷直接以e=v-y的方式產(chǎn)生原始誤差不太合理產(chǎn)生誤差信號e的微分信號沒有太好的方法，只能近似實現(xiàn)線性組合不一定是最好的組合方式誤差信號e的積分的引入有很多負作用。大量工程實踐表明，誤差積分反饋的引入，使閉環(huán)變得遲鈍，容易產(chǎn)生振蕩，積分飽和引起的控制量飽和等。4振動控制與運動體控制實驗室5二、ADRC的結(jié)構(gòu)自抗擾控制框圖如下圖所示5振動控制與運動體控制實驗室目錄ADRC的產(chǎn)生ADRC的結(jié)構(gòu)安排過渡過程TD擴張狀態(tài)觀測器非線性反饋參數(shù)整定方法應用6振動控制與運動體控制實驗室三、安排過渡過程為什么要安排過渡過程跟蹤微分器的前世今生7振動控制與運動體控制實驗室為什么要安排過渡過程1.直接以e=v-y的方式產(chǎn)生原始誤差不太合理。PID控制的精髓是基于誤差反饋來消除誤差。初始時刻

，誤差很大，很容易使系統(tǒng)產(chǎn)生超調(diào)。8振動控制與運動體控制實驗室9當對象參數(shù)取值為時，其過渡過程沒有超調(diào)。9振動控制與運動體控制實驗室10振動控制與運動體控制實驗室施加PD控制若使系統(tǒng)無超調(diào)，則滿足即11振動控制與運動體控制實驗室舉例增大比例項，同時增大微分系數(shù)，快速性提高同時無超調(diào)?？梢园讶我獾南到y(tǒng)無超調(diào)跟蹤階躍響應

12振動控制與運動體控制實驗室利用正弦函數(shù)來安排過渡過程是過渡時間13振動控制與運動體控制實驗室14振動控制與運動體控制實驗室安排過渡過程后控制器參數(shù)變化影響15振動控制與運動體控制實驗室小結(jié)安排過渡過程可以有效解決超調(diào)和快速性矛盾。安排過渡過程使誤差反饋增益(P)和誤差微分反饋增益(D)的選取范圍擴大，從而參數(shù)整定更為方便。P和D能適應對象參數(shù)范圍擴大，即控制器的魯棒性更強。那么，怎么來安排過渡過程呢？16振動控制與運動體控制實驗室跟蹤微分器的前世今生經(jīng)典微分器

T越小，輸出y越接近。當輸入信號被噪聲污染時，輸出y中的近似微分信號就會被放大的噪聲分量所淹沒，無法利用。因此PID控制器除特殊情形之外，實際都是PI控制器。17振動控制與運動體控制實驗室18由可以無超調(diào)達到系統(tǒng)設定值。作為決定跟蹤速度的因子可以據(jù)此設計跟蹤微分器18振動控制與運動體控制實驗室19上式只是能無超調(diào)的跟蹤輸入信號，但是還不是最快地跟蹤輸入信號。為此尋求快速最優(yōu)控制綜合函數(shù)。19振動控制與運動體控制實驗室針對二階積分器串聯(lián)對象以原點為終點的快速最優(yōu)控制綜合函數(shù)為20振動控制與運動體控制實驗室21對上式離散化可得h是采樣時間，減小h可以提高跟蹤性能，但是也會放大噪聲！21振動控制與運動體控制實驗室22因為連續(xù)函數(shù)的最優(yōu)函數(shù)不再是該函數(shù)離散化后的最優(yōu)函數(shù)。缺陷：系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)后就會產(chǎn)生不能令人滿意的高頻顫振！22振動控制與運動體控制實驗室改進的算法fhan23振動控制與運動體控制實驗室24離散化后的最速函數(shù)：從非零值出發(fā)，按這個差分方程遞推，就能以有限步到達原點并停止不動。24振動控制與運動體控制實驗室2525解決了高頻振蕩的問題，但是進入穩(wěn)態(tài)的時刻，速度曲線有一點超調(diào)。當輸入信號被噪聲污染的時候，這種超調(diào)現(xiàn)象就會加劇對微分信號的噪聲放大效應。振動控制與運動體控制實驗室跟蹤微分器最終形式最終形式：26振動控制與運動體控制實驗室2727振動控制與運動體控制實驗室目錄ADRC的產(chǎn)生ADRC的結(jié)構(gòu)安排過渡過程TD擴張狀態(tài)觀測器非線性反饋參數(shù)整定方法應用28振動控制與運動體控制實驗室四、擴張狀態(tài)觀測器(ESO)線性擴張狀態(tài)觀測器非線性擴張狀態(tài)觀測器ESO參數(shù)整定29振動控制與運動體控制實驗室根據(jù)測量到的系統(tǒng)輸入（控制量）和系統(tǒng)輸出（部分狀態(tài)變量或狀態(tài)變量的函數(shù)）來確定系統(tǒng)所有內(nèi)部狀態(tài)信息的裝置就是狀態(tài)觀測器。30振動控制與運動體控制實驗室31對于二階線性系統(tǒng)取狀態(tài)反饋，只要數(shù)適當取值，可使系統(tǒng)矩陣

的特征值都具有負實部，有如下狀態(tài)觀測器

31振動控制與運動體控制實驗室對于非線性系統(tǒng)當函數(shù)

和

已知時可以建立如下狀態(tài)觀測器32振動控制與運動體控制實驗室對非線性系統(tǒng)33振動控制與運動體控制實驗室34為了避免高頻顫振現(xiàn)象的出現(xiàn)把改成原點附近具有線性段的連續(xù)的冪次函數(shù)34振動控制與運動體控制實驗室35如果系統(tǒng)中有已確知部分，只要把擴張狀態(tài)觀測器寫成仿真表明，ESO中帶有模型內(nèi)部動態(tài)信息時，ESO有更好的觀測效果。35振動控制與運動體控制實驗室36ESO的參數(shù)整定方法一些經(jīng)驗公式（斐波那契數(shù)列）11258133455……1381321345589……36振動控制與運動體控制實驗室?guī)捳{(diào)參法

對于線性擴張狀態(tài)觀測器其特征方程為37振動控制與運動體控制實驗室38令即只需根據(jù)系統(tǒng)帶寬要求確定或在線整定對于一階、二階、三階對象來說分別將特征值配置成

即可38振動控制與運動體控制實驗室目錄ADRC的產(chǎn)生ADRC的結(jié)構(gòu)安排過渡過程TD擴張狀態(tài)觀測器非線性反饋參數(shù)整定方法應用39振動控制與運動體控制實驗室五、非線性反饋線性組合非線性組合40振動控制與運動體控制實驗室4141振動控制與運動體控制實驗室即系統(tǒng)變成線性積分器串聯(lián)型系統(tǒng)，這樣就可以用一般的誤差反饋辦法進行再設計，使閉環(huán)具有滿意的性能42振動控制與運動體控制實驗室目錄ADRC的產(chǎn)生ADRC的結(jié)構(gòu)安排過渡過程TD擴張狀態(tài)觀測器非線性反饋參數(shù)整定方法應用43振動控制與運動體控制實驗室六、參數(shù)整定方法分離性原理調(diào)參數(shù)帶寬調(diào)參時間尺度調(diào)參44振動控制與運動體控制實驗室分離性原理調(diào)參

分別獨立的設計三個部分安排過渡過程部分擴張狀態(tài)觀測器設計誤差反饋設計然后組合起來組成一個完整的自抗擾控制器相互之間有聯(lián)系，但是大量仿真表明應用“分離性原理”調(diào)參可行。45振動控制與運動體控制實驗室分離性原理得到的經(jīng)驗公式46振動控制與運動體控制實驗室?guī)捳{(diào)參法47振動控制與運動體控制實驗室48振動控制與運動體控制實驗室時間尺度調(diào)參對采樣時間為

的系統(tǒng)調(diào)好了參數(shù)后，那么對采樣時間為

的系統(tǒng)有(以LADRC為例):49振動控制與運動體控制實驗室七、應用打破線性、非線性，確定性、不確定性的界限，統(tǒng)一處理這些對象的控制問題抑制擾動不用直接測量擾動或知道擾動模型實現(xiàn)解耦控制用不著考慮動態(tài)耦合部分，只需要有靜態(tài)耦合的粗略估計。時滯系統(tǒng)控制不受時滯大小的限制，不管時滯多大，都變成ADRC結(jié)構(gòu)下的參數(shù)調(diào)整問題。仿真的參數(shù)可以直接用于工程實踐中控制系統(tǒng)是按“時間尺度”來劃分的，具有相同的時間尺度的被控對象，是可以用同樣的控制器進行控制的。當對象的時間尺度確定之后，ADRC只需要調(diào)整b0即可。50振動控制與運動體控制實驗室51八、參考文獻韓京清,非線性狀態(tài)誤差反饋控制律—NLSEF.

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