基于自抗扰控制的SWATH船纵向运动控制

针对具有非线性、强耦合性及参数不确定性的小水线面双体船(small water-plane area twin hull,SWATH)纵向运动多变量控制系统,采用自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)多变量解耦控制方法设计鲁棒镇定控制器.ADRC主要特点是实时估计对象模型摄动和外扰的总和作用量,并在控制回路中加以补偿,实现对象的实时动态反馈线性化.建立了某型号SWATH纵向运动ADRC多变量解耦控制系统,并与线性二次型调节器控制效果进行比较.数值仿真表明,该控制器对模型的不确定性和外部扰动具有较好的鲁棒性和适应能力.     

一类沸腾式流化床系统的自抗扰控制

沸腾式流化床系统具有多变量耦合、大时滞、大惯性的特点,而自抗扰控制器(activedisturbance rejection control,ADRC)可以将多回路耦合看作干扰进行实时估计并加以补偿.为此在分析该类系统动态特性的基础上,设计了具有解耦能力的完全分散自抗扰控制器.针对含时滞的回路,并联加入误差的比例,改进了ADRC的控制效果;根据实际对象的控制要求,进行负荷给定值扰动和给煤量扰动仿真实验,与加入静态解耦环节的PI控制效果进行比较.结果表明,对于文中所述的一类多变量系统,本文所设计的自抗扰控制系统结构简单、参数整定方便,并且可以获得良好的控制效果和较强的鲁棒性.     

针对结构不确定的最小相位对象的ESO观测能力分析(英文)

讨论自抗扰控制器(ADRC)中扩张状态观测器(ESO)对带有不确定阶和(或)相对阶的最小相位对象的观测能力,详细分析了线性ESO的频域性能.结果显示,即使面对大范围的不确定性,ESO仍可以按照人工设计的速度去估计所需的状态.最后,理论结果在仿真实验中得到了验证.     

平整轧制多变量系统的线性自抗扰解耦控制

针对平整轧制板形板厚控制系统中存在的多变量、强耦合及不确定性等问题,本文提出了将线性自抗扰(LADRC)技术与平整机板形板厚控制系统相结合,利用线性扩张状态观测器(LESO)估计系统总扰动,并将PD作为反馈控制率的LADRC控制方案。针对系统存在的外部扰动和模型参数摄动,利用Matlab进行仿真实验,结果表明,该控制方案不仅解耦控制效果良好,还具有较好的鲁棒性。     

火电单元机组协调系统的自抗扰控制

本文针对火电单元机组强耦合性、大迟滞、不确定性、非线性等特点,将自抗扰技术引入火电单元机组协调系统中,并在解耦、抗扰等性能上与传统PID控制方法比较。仿真结果表明,ADRC在解耦控制、抗扰动以及对对象模型的适应性上均优于PID方法,该控制方案在火电单元机组协调系统上的应用,可提高该系统的控制品质。     

基于惯性作动器的四面固支板自抗扰振动主动控制

针对基于惯性作动器的四面固支板振动系统中存在的外部干扰强、建模误差大、系统时延等问题,提出了一种时延补偿的线性自抗扰控制(LADRC)策略.首先,将系统时延等效为一阶惯性环节,得到时延补偿惯性作动器与四面固支板系统的数学模型;其次,根据系统模型的阶数特征设计对应的四阶线性扩张状态观测器(ESO),对系统内部建模误差及外...     

基于模糊RBF神经元网络的冷连轧板形板厚多变量控制

针对板带材轧制是一个复杂的非线性过程,板形控制(AFC)和板厚控制(AGC)又是相互耦合的一个综合系统等特点,提出了一种基于模糊RBF神经元网络的冷连轧板形板厚多变量综合控制系统.仿真结果证明了此AFC-AGC控制系统具有良好的自适应跟随和抗扰性能,其控制效果优于传统的解耦PID控制.     

放卷张力系统解耦控制器的设计

针对凹版印刷机放卷系统对张力控制稳定性的要求,提出了一种利用自抗扰控制( ADRC)技术来设计张力解耦控制器的新方法.根据放卷系统的工作机理,建立了放卷张力系统的非线性耦合数学模型,用ADRC方法推导了张力系统的解耦模型,得到了系统阶数和静态解耦模型.在放卷张力系统模型的基础上,利用ADRC技术对放卷系统的张力解耦控制器进行了设计.控制器内部鲁棒性和抗干扰性能的对比仿真结果表明,所设计的ADRC解耦控制器可以较好地实现系统的解耦,并具有比传统比例积分微分控制器更好的内部鲁棒性和抗干扰性.     

智能桁架结构自抗扰振动控制实验研究

针对大型智能桁架结构的振动抑制问题,采用扩张状态观测器(ESO)和非线性状态误差反馈控制律(NLSEF),设计了不依赖于模型的自抗扰振动控制器。然后,基于dSPACE实时仿真系统,建立了102杆三棱柱压电智能桁架结构的主动振动控制试验系统,进行了自抗扰振动控制实验。结果表明:自抗扰振动控制器可有效地用于压电智能桁架结构的振动控制,低频谐振控制实验振幅降低了81.5%,取得了良好的控制效果。     

热连轧液压活套系统非线性多变量建模及控制

为进一步提高带钢热连轧厚控精度及控制品质,在液压活套的工作点附近,考虑带钢自重、液压伺服系统和活套本身的非线性,建立了液压活套系统的非线性多变量动态数学模型,并验证了该模型的有效性.针对该模型,考虑未建模动态和各种扰动,提出了一种基于反推控制和扩张状态观测器(ESO)补偿的解耦控制方法.用Lyapunov稳定理论证明了闭环系统是鲁棒稳定的.仿真表明新的模型和解耦控制方法都是有效的.     

自抗扰控制器在气压伺服控制系统中的应用

为提高控制系统的鲁棒性,增强干扰抑制能力,提出了适用于气压伺服系统的自抗扰控制器方案,并讨论了控制参数的整定.自抗扰控制器为非线性控制器,由跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律3部分构成.扩张状态观测器可以实时观测系统状态和扩张状态,从而实现全状态反馈及系统不确定性和外扰的补偿控制.自抗扰控制器的设计不依赖于被控系统的精确数学模型,并对内外扰有较强的抑制能力,在整个系统工作区间都有良好的鲁棒性.仿真结果表明,自抗扰控制器对气动伺服系统模型的不确定性以及外干扰的鲁棒性较好,且具有较优的动态性能.     

基于自抗扰控制技术的轧机主传动系统机电振动控制

轧机驱动电机与轧辊间采用长轴连接,连接轴刚度有限,因此在带材高速轧制时,常规电流、转速双闭环控制易产生机电振动和断带现象.为了克服该缺陷,针对轧机主传动系统精确模型不易获得的特点,将不确定外扰和未建模动态视为一个综合扰动项,运用扩张状态观测器对系统状态和综合扰动项进行观测,设计了轧机主传动机电振动扩张状态观测器控制系统;进一步利用自抗扰控制技术设计了一个不依赖于对象模型的轧机主传动机电振动控制系统.仿真研究结果表明:两种控制系统都有效改善了轧机主传动系统的跟踪性能,抑制了系统的机电振动现象,同时对系统内部参数如轧辊转动惯量等的摄动也具有较强的鲁棒性.首次将扩张状态观测器和自抗扰控制技术应用到轧机主传动机电振动控制系统中,并通过与传统电流、转速双PI控制和基于降维状态观测器的状态反馈控制比较,证明了该方法的有效性和优越性.     

自抗扰控制器在高阶系统中应用的仿真

将自抗扰控制器 (ADRC)推广到高阶系统的控制中。以理论分析为基础 ,将其基础部件——跟踪微分器 TD和扩张状态观测器 ESO的设计予以简化和改进。针对一类高阶非线性对象 ,在实例仿真的基础上总结了 ADRC的设计要点和经验整定规则。进行了几个典型实例仿真 ,并与PID和逆系统方法对比。仿真结果表明 ,ADRC对这一类高阶非线性对象具有良好的控制性能 ,对其外扰和模型的不确定因素具有较好的适应性和鲁棒性 ,从而证实了对 ADRC简化和改进的有效性。 ADRC可应用于高阶系统的控制     

基于PSO的板形板厚小波神经网络解耦PID控制

针对板形控制和板厚控制是相互耦合的综合系统,提出了一种新的解耦PID控制算法·首先用小波神经网络构造α阶时延逆系统,对综合系统进行输入输出解耦;然后对解耦后的独立的单变量系统采用PID控制·这种解耦方法无论是从理论分析还是仿真验证,均证明是可以实现完全解耦的·考虑到被控对象是一个带有时滞的非线性系统,提出采用PSO优化算法对PID参数进行自适应调整·仿真结果表明所用方法简单有效,并具有良好的跟随性能和抗干扰能力;其控制效果优于传统的解耦PID控制·     

热轧带钢板形板厚反馈解耦控制

宽带钢热连轧过程中,板形控制和板厚控制本质上都是对轧制过程中有载辊缝的控制,因此两者各自的控制回路必然存在着相互耦合的关系,这种耦合关系严重影响热轧宽带钢板形板厚综合质量的提高.本文在建立板形板厚耦合模型的基础上.采用反馈解耦控制方法,实现了板形板厚的解耦控制.计算机仿真结果表明,解耦控制环节的引入,基本消除板厚控制和板形控制之间的影响,尤其是消除辊缝调节对板凸度的连带干扰,解耦控制效果良好.     

水轮发电机组调速系统的自抗扰控制

为提高水轮机调速系统的控制品质 ,根据自抗扰控制 (ADRC)原理 ,针对考虑弹性水击效应的水轮发电机组水门调节的非线性模型 ,对 ADRC的设计进行了改进。基于三相短路故障、负荷扰动和参数变化的数字仿真实验显示 ,改进的 ADRC与微分几何方法的控制性能相当。结果表明扩张状态观测器的扰动观测和补偿作用使得 ADRC对模型的不确定因素和各种扰动具有更强的适应性和鲁棒性     

四旋翼姿态的反步滑模自抗扰控制及稳定性

为了解决四旋翼无人机姿态控制中存在的问题,设计了一种基于反步滑模自抗扰姿态控制器.首先,介绍了四旋翼无人机的动力学模型,建立了基于反步滑模自抗扰控制算法的姿态控制方案.控制方案构成主要包括扩张状态观测器及基于Lyapunov稳定性分析的反步滑模控制器.稳定性分析表明,通过合理调整参数可以保证控制系统是渐近稳定的.仿真结果表明,所设计的控制器同经典自抗扰控制器相比,对扰动有较强的抑制能力,提高了自适应性和鲁棒性,表明该控制系统具有更好的稳定性和动态性能,对四旋翼姿态控制更加有效.     

基于反双曲正弦函数的自抗扰控制器

利用反双曲正弦函数分别设计了三阶跟踪微分器和三阶扩张状态观测器,并利用该函数和设定输入的二阶微分信号设计控制律,从而构造了一种新型自抗扰控制器.通过李雅普诺夫函数证明了自抗扰控制系统在平衡点处渐近稳定.仿真实验表明,采用该自抗扰控制器的二阶系统能有效抑制内部和外部非线性扰动的影响,实现对方波信号和正弦信号的高精度跟踪,同时,扩张状态观测器能较准确地估计系统内部和外部扰动信号.