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二自由度自抗扰控制的整定方法

2021-09-08陈宗祥张武林陈克难

安徽工业大学学报(自然科学版) 2021年3期
关键词:方法系统

陈宗祥,张武林,陈克难,熊 宣

(安徽工业大学电气与信息工程学院,安徽马鞍山 243032)

在韩京清提出自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的初期,ADRC 方法就与比例积分微分(proportional integral derivative,PID)控制存在着千丝万缕的联系。ADRC 的核心机制如跟踪微分器(tracking differentiator,TD)、扩张状态观测器(extended state observer,ESO)、状态误差反馈环节(state error feedback,SEF)等都是通过特殊的非线性函数构造的,难以对其进行理论分析。之后,Gao提出了线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC),将自抗扰控制线性化,使得经典控制理论的分析方法得到应用,但并未给出控制器参数的定量设计方法。鉴于此,自抗扰参数的整定问题成为热点,学界、业界对其展开了大量研究。傅彩芬等通过先设计一个

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回路成型控制器获得ADRC 参数初始值,但对于不熟悉回路成型的工程控制人员不够便捷;马星河等通过人工蜂群算法实现ADRC 参数的自整定,取得了优良的控制效果,但其整定参数时难以给出各参数的搜索范围与搜索初值,盲目给出一个较大的搜索空间会极大延长参数整定所需时间;Jin 等将二阶LADRC 等效为二自由度PID,其环内控制器等效为PID 控制器串联二阶低通滤波器,通过设计PID控制器和滤波器获取ADRC的初始参数,但主要考虑二阶LADRC;韩文杰等通过推导LADRC 的积分作用与扰动、补偿之间的关系,得出LADRC 与PID 控制器能相互近似转化,且在低阶时具有良好的鲁棒性;邵立伟等将ADRC 应用在电机控制系统,结合时间尺度与自抗扰控制参数的关系,提出了一种新的参数整定方法,使参数整定更容易;Qing等、Zhang等利用改进的混沌量子粒子群优化算法对LADRC进行参数整定,克服了模型不确定的影响,获得了较强的鲁棒性与适应性。……
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