孙建东，陈雨琴，于大永，王兆杰

（瑞纳智能设备股份有限公司，安徽合肥，230000）

0 引言

磁悬浮轴承是一种通过电磁力使定转子之间无机械接触的新型轴承，与普通机械轴承相比，磁悬浮轴承具有无摩擦、无油污、噪音小和使用寿命长等优点，因此广泛应用于航空航天、真空超净、高速机床、储能飞轮等领域[1-2]。由于PID 控制器具有结构简单、参数调节相对简单且具有一定的鲁棒性等优点，因此目前大多数的轴承控制器还是以PID 作为控制策略[3]。

PID 控制是以经典控制理论为基础，经过工程应用形成的一种实用控制方法，其基本原理是依据误差反馈策略来调节适当的控制力对系统进行控制[4]。在工业应用初期可以满足控制需求，然而随着科技发展，工程应用对控制精度和响应速度的需求都有了较大的提高，而PID 控制日渐凸显其局限性：

（1）P 和I 和D 线性组合架构下的最优有待商榷；

（2）存在快速性与平滑精确性之间的矛盾；

（3）当控制对象变化时，由于积分作用的存在，导致系统反应迟钝、易引发系统超调，控制精度变差；

（4）一些应用场合由于缺少合适的微分器，只能采用P 和I 组合，限制了PID 的控制能力。

韩京清教授针对PID存在的问题提出了自抗扰控制（active disturbance rejection control,ADRC）[5]，ADRC 主要由非线性跟踪微分器（TD）、扩张状态观测器（ESO）和非线性状态误差反馈律（NLSEF）组成，在进行系统扰动补偿时，ESO 将扰动扩张成一个全新的状态变量，并采用特殊的反馈结构构造能够观测被扩张的状态，即扰动扩张状态观测器，它不依赖确定的扰动数学模型也不需要直接测量扰动，因此它具有很强实用性和通用性[6]。……