基于自抗扰控制的不同市场环境库存优化

生产库存问题中，由于市场需求的时变性以及不确定性，很难通过精确的理论模型选择调控策略。自抗扰控制（ADRC）技术是工程实践中基于误差反馈的控制方法，它对非线性、大时滞、强不确定性控制对象具有很强的鲁棒性和适应性。基于ADRC研究库存模型在不同市场环境下的生产控制策略。结果表明：当销售函数是时间的确定性函数时，ADRC能够给出与最优解近似一致的企业生产控制策略；当市场销售存在不确定性扰动时，ADRC能够根据实际库存状态和目标状态的误差给出令人满意的生产策略，化解不确定市场环境对企业的冲击。研究表明，在解决实际库存控制过程中，ADRC更具操作性和可控性，同时可为经济管理领域不确定最优控制问题提供一种新的分析思路。     

基于AGA的ADRC及其应用研究

提出了自适应遗传算法（AGA）选取与优化自抗扰控制器（ADRC）参数的方法，较好地解决了其过多参数难以调节的问题，采用一阶ADRC对连续搅拌反应釜（CSTR）系统进行控制，并用简化的一阶ADRC控制平面两连杆机械手水平方向的正弦运动，仿真结果验证了算法的可行性和有效性。     

基于ADRC的经济增长分析

中国经济目前位于高储蓄、低消费的发展路径,如何安排合适的经济转型路径,使得经济走向长期最优均衡,具有重要的现实意义.然而,由于经济系统的复杂性,人们很难运用基于受控对象精确信息的控制方法来设计合理的增长路径.自抗扰控制(ADRC)是一种独立于模型的误差反馈控制方法,其自然地反映了理性人的决策思维.本文首先对比了当经济增长模型的均衡解存在显示表达式时,运用ADRC与最优控制这两种不同方法所取得的控制效果.研究表明,ADRC有助于合理安排经济发展路径以降低效用损失.如果再考虑到经济周期、技术进步等因素对经济带来的影响,此时通过最优控制方法就只能获得均衡解的稳态值.本文以稳态资本存量作为参考目标,运用ADRC对此进行分析.结果表明,ADRC仍然可以给出较优的经济发展路径,使得经济在"稳与快"间保持平衡,引导经济走向长期稳态均衡.     

基于改进ESO的四旋翼姿态自抗扰控制器设计

针对四旋翼无人机姿态自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)系统在姿态角测量反馈信号受传感器噪声污染时, 基于传统非线性非光滑fal函数的扩张状态观测器(extended state observer, ESO)观测精度不足的问题, 构建了一种新型非线性光滑galn函数以重新设计ESO, 并利用Matlab/Simulink仿真软件进行性能验证。仿真结果表明: 与传统fal函数相比, 本文构建的galn函数为光滑且具有更好的收敛性, 更能体现“大误差小增益”的工程思想; 基于galn函数设计的改进型ESO具有更强的误差跟随能力; 采用改进型ESO设计的四旋翼姿态ADRC系统具有更好的跟踪能力和抗干扰能力。     

交流伺服系统串级预测函数控制的仿真研究

根据预测函数控制方法的原理对交流伺服系统进行了三级串级闭环控制的仿真应用研究。在分析预测函数控制方法闭环性能的基础上，给出预测函数控制器的设计方法，建立了交流伺服系统串级预测函数控制的系统结构，讨论了实现串级控制的方法。通过仿真及与PID方法的比较表明，预测函数控制方法能够改善交流伺服系统的控制特性。     

具有可测扰动典型过程的预测函数控制

针对具有时滞可测扰动的一阶惯性纯滞后对象,考虑扰动通道和控制通道纯滞后时间相对大小,基于Smith预估补偿思想,提出了一种改进的可测扰动前馈补偿预测函数控制算法。仿真结果表明,该算法对可测扰动引起被调量的变化有很好的补偿效果,同时给出了补偿效果与预测函数控制器设计参数选择之间的规律。该算法计算量少,易于工程实现,具有很高的实际应用价值。     

分数微积分的两种系统建模方法

介绍了Riemann-Liouville和Caputo分数微积分的定义及其部分性质。给出了分数阶线性定常微分方程的一般定义形式,并指出它是整数阶线性定常微分方程的推广。给出分数阶线性定常系统的传递函数和状态方程描述,并与整数阶线性定常系统的传递函数和状态方程作一比较,指出它们的异同点。运用拉普拉斯变换推导出其两种求解方法:直接求解法和状态空间法。最后给出一个实例说明这两种方法的有效性。     

两种跟踪低阶模型的模型参考自适应控制方案设计与仿真

采用滤波器降阶和系统分解，并将部分因式看成未建模动态，进而转化成扰动的方法，分别设计了两种高阶系统跟踪低阶参考模型的模型参考自适应控制(MRAC)方案。使用低阶参考模型简化了系统结构。仿真验证了方案的有效性。     

基于改进粒子群算法的快速反射镜自抗扰控制

为了提高快速反射镜(fast steering mirror, FSM)的跟踪精度和扰动抑制能力, 建立了基于自抗扰控制器(active disturbance rejection control, ADRC)的FSM闭环控制系统, 并对ADRC的参数整定方法进行研究。由于ADRC参数用试凑法整定效率低, 用粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法整定容易陷入局部最优, 因此提出一种惯性权重基于箕舌线调整的改进PSO(improved PSO, IPSO)算法。通过系统仿真实验, 在考虑卫星平台振动的情况下, 采用基于IPSO、PSO的ADRC和传统比例-积分-微分(proportion integration differentiation，PID)控制器分别控制FSM。结果表明, 在跟踪不同频率的高频正弦信号时, 采用基于IPSO的ADRC控制的FSM跟踪精度相较其他两种控制器控制FSM的跟踪精度均有明显提升。     

基于Lag-SBP的Wiener型非线性系统的辨识方法

给出了Wiener型非线性系统的一种新的辨识方法，采用Laguerre函数与静态BP网络相结合构成Wiener型非线性系统的模型，并给出此模型参数递推辨识算法，这种模型参数辨识不需要实际系统的阶次和时延先验知识，对实际系统阶次和时延变化有较强的鲁棒性。数字仿真验证了该方法的有效性。     

飞行器自抗扰姿态控制优化与仿真研究

以飞行器姿态控制为背景,设计了俯仰、横侧（解耦）自抗扰控制器。通过扩张观测器的动态补偿获得控制器的鲁棒性。通过被控对象执行机构特性和所希望的闭环性能确定控制器参数的范围。被控对象的状态方程和扩张观测器方程组合在一起,形成扩展状态方程,把控制参数的确定,转化为线性矩阵不等式的求解。仿真结果表明,控制器具有很强的鲁棒性,适应性,快速性和优良的控制品质。

Abstract：

Active Disturbance Rejection Control （ADRC） based pitch attitude and lateral decoupling control were proposed. Robustness was obtained by dynamic compensation of Extended State Observer （ESO）, and the control parameters’ bounds were determined by combination of actuator’s characteristics and specified closed-loop performance. The parameters’ optimization was carried out by LMI approach based on expanded state equations containing the plant and the ESO. The simulation results show that the controller has strong robustness, adaptability and good performance.     

Active disturbance rejection control for PMLM servo system in CNC machining

Uncertain friction is a key factor that influences the accuracy of servo system in CNC machine. In this paper, based on the principle of Active Disturbance Rejection Control (ADRC), a control method is proposed, where both the extended state observer (ESO) and the reduced order extended state observer (RESO) are used to estimate and compensate for the disturbance. The authors prove that both approaches ensure high accuracy in theory, and give the criterion for parameters selection. The authors also prove that ADRC with RESO performs better than that with ESO both in disturbance estimation and tracking error. The simulation results on CNC machine show the effectiveness and feasibility of our control approaches.     

Bandwidth Based Stability Analysis of Active Disturbance Rejection Control for Nonlinear Uncertain Systems

This paper focuses on the stability analysis of the active disturbance rejection control (ADRC) for a class of uncertain systems. To overcome the difficulty of defining a reasonable Lyapunov function and setting limitations of system parameters, the converse Lyapunov theorem and the disturbance theory are employed. This paper proves that the estimation error of the extended state observer (ESO) and the tracking error of the closed-loop system using ADRC are uniformly ultimately bounded and monotonously diminishing with the increase of their respective bandwidth, so that the stability of the ADRC system could be performed. In order to further illustrate the relationship between the stability range and bandwidths, it analyzes quantitatively the performance of ESO and ADRC based on the root locus and the step response. Finally, an example based on a typical control system is carried out, and simulation results verify the theoretical analysis proved in this paper.     

SIMULINK中自抗扰控制技术自定义模块库的创建

在研究自抗扰控制技术的基础上,以MATLAB/SIMULINK为仿真平台,编写M_Funtion程序实现特殊非线性函数、应用S_Funtion定制跟踪微分器和扩张状态观测器等新型动态系统模块、利用子系统封装技术完成控制律组合和常用自抗扰控制器算法,按照模块化建模思想,创建了用户自定义的自抗扰控制器模块库。通过串级调速自抗扰控制系统的仿真实例,说明利用该模块库,实现了自抗扰控制技术的图形化建模,参数设置修改直观方便,而且创建方法简单易行、可扩充性强,不仅为自抗扰控制技术的仿真研究提供了有效工具,并且对相关领域的仿真模型库扩建具有参考价值。     

超机动飞行自抗扰控制律设计与仿真

提出了一种利用自抗扰控制器算法设计超机动飞行控制系统的新方法。根据自抗扰控制器可以动态补偿系统模型扰动和外扰的特点,在超机动飞行快回路和慢回路中引入自抗扰控制器,实现了快变量和慢变量的动态解耦控制。直接针对飞机超机动飞行条件下的强耦合、强非线性模型进行控制律设计,符合超机动飞行控制的非线性、模型摄动大、模型不精确等特点,在很大的包线范围内不需要改变控制器的结构和参数,简化了设计过程。大包线范围内的大迎角机动仿真结果表明,系统具有良好的动态和稳态性能,控制器具有很强的鲁棒性,为解决超机动飞行控制问题提供了一种新的途径。     

自抗扰控制在火电厂主汽温控制中的应用

针对火电厂过热汽温控制系统的大滞后、大惯性以及动态特性随工况变化的不确定性等特点，本文提出了ADRC过热汽温控制方案。该方案采用导前温度信号作为辅助反馈信号，构成串级ADRC-PID／ADRC双回路控制系统。在电厂过程仿真平台STAR-90上的实验结果表明，用这种方法建立的过热汽温控制系统，具有较好的控制品质和较强的自适应能力。     

网络控制系统中自适应DMC算法的仿真研究

针对网络控制系统(NCS)提出了自适应动态矩阵控制(DMC)算法。其基本思想是使用一个离散的延迟模型来预测对象的未来输出。给出了算法的推导过程和估计网络引入延迟的方法,基于TrueTime工具箱对比了不同网络条件下自适应DMC算法和传统DMC算法的性能。仿真结果表明自适应DMC算法能够适应网络条件的变化,为NCS提供更好的控制品质。     

基于粒子群优化算法的自抗扰控制器设计

针对自抗扰控制器参数难以整定的问题,提出了基于粒子群优化算法的自抗扰控制器优化设计方法。该设计方法的实质就是选择合适的适应度函数,利用粒子群优化方法对自抗扰控制器的可调参数进行优化。设计方法运算简单,易于实现。对某炮控伺服系统的仿真研究表明,这种方法是可行的。     

基于自抗扰与模糊逻辑的大攻角控制系统设计

针对直接力/气动力复合控制空空导弹的敏捷转弯问题,提出了一种基于自抗扰控制技术与模糊逻辑的自动驾驶仪设计方法。将导弹俯仰通道分解为攻角控制回路与俯仰角速度控制回路,使用自抗扰控制方法分别设计控制器,并将其串联组成完整控制回路。由攻角指令得到虚拟控制量,然后通过模糊逻辑将虚拟控制量分配给气动舵与直接力喷流装置。最后使用模糊控制方法对自抗扰控制器的反馈增益进行在线调整。仿真结果表明,所提出的控制方案对大攻角指令有良好的跟踪效果,适用于空空导弹的大攻角敏捷转弯控制。