从PID技术到“自抗扰控制”技术1

【PID技术】PID（比例-积分-微分）控制技术是一种广泛应用的自动控制技术，它通过结合比例（P）、积分（I）和微分（D）三个控制元素，以实现对系统误差的精确控制。PID控制器的基本原理是将系统的误差信息（即期望值与实际值的差值）作为输入，然后输出一个综合信号来调整系统的操作，以减少或消除误差。比例项直接影响控制器的响应速度，积分项用于消除稳态误差，微分项则有助于提前预测并抑制系统的振荡。 【自抗扰控制技术】自抗扰控制（ADRC，Active Disturbance Rejection Control）是相对于PID控制的一种新型控制策略。它不再依赖于精确的系统模型，而是通过引入扩张状态观测器（ESO）来实时估计和补偿系统的不确定性及外部扰动。自抗扰控制器包括跟踪微分器（TD）来提取微分信号，非线性PID（NPID）来改善控制性能，以及ESO来估算和抵消系统中的扰动。这种方法的优点在于能够简化控制算法，便于参数调整，并能应对复杂和非线性的动态系统。 【传统PID的优缺点】PID控制的优点在于结构简单，容易理解和实现，广泛适用于各种控制系统。然而，PID控制在处理非线性、时变或者存在大量不确定因素的系统时，可能会出现响应慢、超调大、稳态误差无法消除等问题。传统的PID控制器依赖于对系统模型的精确知识，而这在实际工程中往往难以获取。 【自抗扰控制的优势】自抗扰控制技术克服了PID的一些缺点，通过非线性机制设计的控制器可以不需要精确的系统模型，同时能够有效地估计和抑制扰动，提高了系统的鲁棒性和适应性。跟踪微分器能更好地提取微分信号，避免噪声放大问题，而扩张状态观测器则可以实时估算系统状态和扰动，增强了系统的控制精度。 【总结】从PID技术到自抗扰控制技术的转变，体现了控制理论的发展方向，即从依赖精确模型转向更注重实际系统性能和鲁棒性的提升。自抗扰控制通过引入非线性控制元素，能够处理更为复杂的控制问题，对于工业过程控制中的不确定性和扰动有更强的适应能力，为实际应用提供了更加灵活和高效的解决方案。