自抗扰控制>>简单介绍

自抗扰控制（ADRC，Automatic Disturbance Rejection Control）是一种现代控制理论中的先进控制策略，由中国的庄钊文教授提出。它弥补了传统PID控制在处理非线性、时变和不确定性问题上的不足，具有较强的鲁棒性和自适应性。 ADRC的产生源于对PID控制器缺陷的反思。PID控制基于误差e（v - y）进行反馈，但这种误差的计算方式并不完全合理。此外，微分项的实现通常依赖于近似，可能导致控制效果不佳。线性组合方式可能不是最优选择，而误差积分虽然有助于消除稳态误差，但也可能导致系统响应迟缓、振荡和积分饱和问题。 ADRC的结构包含以下几个关键组成部分： 1. **扩张状态观测器**：这是ADRC的核心，它扩展了系统的状态变量，包括未知的扰动和动态特性，通过观测器实时估计这些不可见的状态，从而增强控制器对系统状态的全面了解。 2. **跟踪微分器**：用于安排过渡过程，解决超调和快速性的矛盾。经典微分器在处理噪声时表现不佳，而跟踪微分器则能够过滤噪声，提供有效的微分信号，帮助系统快速且无超调地跟踪输入信号。 3. **非线性反馈**：ADRC中的反馈不仅限于线性形式，它考虑了系统的非线性特性，通过适当的反馈设计，可以有效地抑制扰动和补偿非线性。 4. **参数整定方法**：ADRC允许更宽的参数整定范围，使得控制器对系统参数变化的适应性更强，增强了鲁棒性。通过优化参数设置，可以在保证系统性能的同时，避免超调和振荡。 ADRC的应用广泛，涵盖了工业自动化、航空航天、电力系统、机械控制等多个领域。其优点在于能够处理复杂的控制问题，如不确定性、时变性和非线性，并且在参数整定上相对简化，降低了对系统模型精确性的依赖。 自抗扰控制通过创新的结构设计和控制策略，提高了控制系统的性能和适应性，尤其在面对实际工程中的各种不确定性和复杂性时，ADRC展现出了强大的控制能力。通过不断的研究和改进，ADRC已成为控制理论中一个重要的研究方向。