赵天烽 ,程 赟†,华 亮 ,李 海 ,陈增强

(1.南通大学电气工程学院,江苏南通 226019;2.南通市醋酸纤维有限公司,江苏南通 226008;3.南开大学人工智能学院,天津 300350)

1 引言

时滞现象广泛存在于化工、炼油、电力系统等工业过程对象中.由于时滞会引起系统相位滞后,导致闭环系统带宽减小,从而影响系统稳定性和动态特性,因此时滞系统的控制一直是具有挑战性的问题.在处理时滞问题中最常见的方法就是Smith预估器(Smith predictor,SP)[1–2],SP通过对时滞信号进行补偿,消除闭环回路中的时滞,从而改善系统性能.工业界将基于SP的比例–积分–微分(proportional-integral-derivative,PID)控制(SP–PID)作为时滞系统的标准控制方式[3].但传统SP–PID设计时需要已知系统的精确模型,当系统模型存在不确定性时,SP容易导致控制系统动态性能变差,甚至不稳定,且控制器的抗扰能力受时滞的影响较大[4].工业过程对象往往同时存在时滞,模型不确定性和外部扰动,所以设计控制器时需要同时考虑以上3方面因素.

在处理模型不确定性和外部扰动问题上,自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)技术是近年来研究的热点.ADRC由我国学者韩京清研究员首次提出[5–6],它将模型不确定性和外部扰动视作为总扰动,通过引入扩张状态观测器(extended state observer,ESO)进行实时估计并主动补偿,所以ADRC具有较强的抗扰能力.在此基础之上,美国克利夫兰州立大学的高志强教授提出线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)[7],并采用带宽法进行调参.这进一步简化了ADRC的设计,推进了ADRC在工业界的应用.随着研究的不断深入,已有大量文献研……