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。     

自抗扰控制在监控精轧宽度控制系统中的应用

针对利用机架间张力调宽的热连轧监控FAWC系统具有大时滞、不确定性、干扰因素多、难以获得精确的数学模型等特点，给出了一种全新的ADRC设计度实现方案。为满足快速性要求，设计了一种去掉TD，由ESO、NF两部分组成的ADRC，而且这两部分没有采用常规的非线性函数。而是用线性函数实现，且阶次比常规方法低一阶，近似误差可归结为扰动量。此外，给出了Simulink的编程实现。仿真结果表明这种方法的有效性。     

基于最佳均方预报的自相关过程控制图

给出一阶自回归过程的参数估计公式,利用估计的参数构建了基于最佳均方预报误差的控制图,并给出了过程启动后才发生漂移的平均运行链长（ARL）计算公式.将此控制图与利用估计的参数构建的单值控制图进行了比较,结果表明误差控制图总体上优于单值控制图.     

分数阶PIλDμ控制器的仿真研究

PID控制是过程控制中应用最为广泛的一种控制方法，分数阶PI^λD^μ控制是常规的整数阶PID控制的推广与发展。本文对通过在复平面映射后的根轨迹对分数阶PI^λD^μ控制器的控制特性、参数的整定等进行了研究，研究表明PI^λD^μ控制器控制参数和阶次的改变都能改变控制质量，而且控制器对其本身参数和系统参数的变化并不敏感，PI^λD^μ控制器具有更灵活的结构和更强的鲁棒性。     

基于改进粒子群算法的USV航向分数阶控制

针对欠驱动水面船舶（underactuated surface vessel,USV）航向保持稳定性问题,对船舶自动舵控制系统设计了分数阶PIλDμ控制器。积分阶次λ和微分阶次μ的引入使得分数阶比例积分微分（proportion integration differentiation, PID）PIλDμ控制器具有更好的鲁棒性和抗扰动能力,但同时也加大了算法设计的难度。使用改进粒子群算法对分数阶PIλDμ控制器参数进行整定,即解决了粒子群算法容易使粒子陷入局部最优问题,又解决了分数阶PIλDμ控制器整定参数多、设计复杂问题。通过仿真对比实验,结果表明,该控制器能很好地根据船舶动态特性变化,自动进行适应性参数优化,具有跟踪速度快、航向控制超调小以及抗扰性强等优点。     

并行广义预测自校正控制器(GPC)

本文旨在讨论ＧＰＣ算法［１，２］的并行化问题，通过对原串行算法的数据流及数据相关性的分析，得到了一种三角阵列的并行算法。该算法自然导致Ｓｙｓｔｏｌｉｃ结构，并具有良好的数值稳定性。对于一个 ｎ阶系统而言，本算法采用Ｏ（ｎ２）阶的处理器单元互连成三角阵列，可以把计算时间由原来的Ｏ（ｎ３）阶（内积运算）时间提高到 Ｏ（ｎ）阶，因而具有 Ｏ（ｎ２）的加速比，其处理器的利用效率得到了很大提高。     

一类离散非线性系统反步递推黄金分割自适应控制

针对一类含参数不确定的离散时间严反馈非线性系统，提出了反步递推（Backstepping）算法与黄金分割原理相结合的新型控制策略。采用反步递推控制方法处理前n-2阶子系统，利用其结果重构余下的二阶非线性子过程，再通过黄金分割自适应算法对二阶子过程进行控制。该策略一方面解决了单纯反步递推算法在过渡阶段参数失配时，控制量剧烈波动的问题；另一方面减少了反步递推算法的计算量。给出了闭环系统有界稳定性的证明，并通过仿真实例验证了该反步递推黄金分割自适应控制方法的有效性和优越性。     

多模广义S参数端口连接降阶通用方法及应用

本文利用模式匹配技术，推出了求解任意拓扑结构微波多端口网络连接降阶时广义散射参数（Ｓ参数）的逐次降阶法。本方法避免了大矩阵的求逆，参数构造简单，调整方便，极适合计算机运算。对典型的波导Ｅ面金属膜片进行了分析，证明了本文方法的效能。本方法很容易扩展用以分析波导Ｅ面多膜片、波导电感窗、波导多路分配器等多种结构的性能。     

飞机纵向姿态自抗扰控制器的设计及参数优化

将自抗扰控制器用于飞机的纵向姿态控制。在自抗扰控制器(ADRC)参数优化方面,根据参数变化对系统性能的影响,采用二进制遗传算法自动优化,弱化了ADRC参数整定对经验的依赖程度。在两种飞行状态下的仿真及抗干扰测试表明,控制器具有较强的鲁棒性和抗干扰性,系统具有良好的动态和稳态性能。     

高超声速飞行器自抗扰姿态控制器设计

针对高超声速飞行器无动力再入过程中具有强耦合、气动参数摄动及不确定性的非线性姿态模型,结合自抗扰控制中的扩张状态观测器(extended state observer, ESO)及非线性状态误差反馈律(nonlinear law state error feedback, NLSEF),分别设计了高超声速飞行器内环和外环自抗扰姿态控制器。将不确定性、耦合及参数摄动等干扰作为“总和干扰”利用扩张状态观测器进行估计并动态反馈补偿,再利用NLSEF抑制补偿残差。自抗扰控制器(active disturbance rejection control, ADRC)设计无需精确的飞行器被控模型,也无需精确的气动参数及摄动界限。仿真结果表明,控制系统能够克服干扰及气动参数大范围摄动的影响,在获取良好的动态品质和跟踪性能的同时,具有较强的鲁棒性。     

横列式双旋翼矢量飞行器的改进ADRC姿态控制算法

横列式双旋翼矢量飞行器具备飞行时间长、风阻小、机动性强等优点, 但其机械结构复杂, 状态之间耦合严重, 抗干扰能力弱。针对其控制特性提出一种基于改进自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)的姿态抗干扰解耦控制算法, 该算法利用扩张状态观测器(extended state observer, ESO)实现姿态干扰和状态间耦合项的跟踪和估计, 将非线性多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统转化成线性单输入单输出(single input single output, SISO)系统, 采用改进的粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)对姿态控制系统进行参数优化。通过仿真结果验证了该算法具备良好的抗干扰能力，并设计了实际的飞行控制系统, 进行了飞行器的悬停试验, 实现了稳定悬停。     

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。     

Tuning of sampled-data ADRC for nonlinear uncertain systems

This paper concerns with the parameters tuning of active disturbance rejection control (ADRC) for a class of nonlinear systems with sampling rate not fast enough. The theoretical results show the quantitative relationship between the sampling rate, the parameters of ADRC, the size of uncertainties in system and the properties of the closed-loop system. Furthermore, the capability of the sampled-data ADRC under given sampling rate is quantitatively discussed.     

Active Disturbance Rejection Control of Second-Order Nonlinear Uncertain Systems with Guaranteed Transient and Steady State Tracking Error Bounds

This paper presents an active disturbance rejection control (ADRC) method for a class of second-order nonlinear uncertain systems with guaranteed transient and steady state tracking error bounds. To deal with the tracking error constraint, an output error transformation and sliding surface technique are introduced to transform the constrained second-order system into an equivalent unconstrained first-order one. Then, an ADRC method is developed to achieve output tracking of the transformed uncertain system. The author proves that the closed-loop system is semi-globally uniformly bounded and it is sufficient to guarantee the tracking error constraint for the original system. Simulation results of a system of two inverted pendulums connected by a spring and a damper demonstrate the effectiveness of the proposed control method.

     

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。     

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.     

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。