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.     

板宽板厚多变量系统的自抗扰解耦控制

针对精轧的板宽板厚多变量系统具有强耦合、大时滞、不确定性、干扰因素多、非线性等特点,应用自抗扰控制(ADRC)静态解耦和扩张状态观测器(ESO)动态解耦技术,给出一种多变量系统的ADRC解耦设计方案. 为提高时滞对象的快速性,设计了一种去掉跟踪微分器(TD),由ESO和非线性状态误差反馈控制律(NLSEF)两部分组成的ADRC,其中NLSEF改用非线性函数实现,ADRC阶次比常规方法低一阶. 仿真结果表明,该控制方案不仅解耦效果好,而且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.     

基于免疫自整定的自抗扰控制研究

结合自抗扰(ADRC)和生物免疫的控制思想设计了免疫ADRC控制器。设计的免疫ADRC控制器保留了传统ADRC控制器的结构,并运用生物免疫机制实现了自抗扰控制器中非线性状态误差反馈(NLSEF)的参数自整定。这样设计的控制器可以提高传统控制系统的抗干扰能力,优化了控制器性能。设计的免疫ADRC算法可适用于N阶对象,仿真部分以二阶运动模型为例。仿真实验表明,免疫ADRC既可以保存传统ADRC快速跟踪和有效观测的优点,又能在此基础上增强系统的抗扰能力,提高了系统的稳定性。     

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.     

可倾转六旋翼飞行器自抗扰控制技术研究

针对传统的多旋翼存在力和力矩的耦合，难以实现线运动和角运动解耦控制的问题，本文研究设计了一种可六自由度独立控制的倾转六旋翼飞行器（HTR）。为提高控制性能和抑制系统所受内外扰动影响，设计了基于自抗扰控制（ADRC）技术的飞行控制器。首先对HTR构型进行设计，使用牛顿欧拉法建立HTR动力学模型；接着针对HTR过驱动的特性，通过变量代换对控制分配矩阵进行线性化处理；最后将HTR解耦为6个单输入单输出系统的组合，分别设计位姿自抗扰控制器，来克服系统内部存在的不确定因素、通道耦合和外部扰动问题。仿真结果表明，本文设计的自抗扰控制器具有良好的线运动和角运动独立控制能力，提高了系统的控制精度和抗扰性。     

异步电机的新型非线性自抗扰控制器的研究

为提高控制系统的鲁棒性,抑制电机参数波动及负载扰动的影响,基于自抗扰控制器(ADRC)原理,提出了适用于异步电机控制系统的自抗扰控制器方案.自抗扰控制器由3部分构成: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.自抗扰控制器不依赖于被控系统的具体数学模型并对内外扰有较强的抗扰能力,而且在整个系统工作区间内都会有良好的鲁棒性与适应性.仿真结果表明自抗扰控制器对模型的不确定性以及测量噪声的鲁棒性较好,而且它还具有较优的动态性能.     

基于模糊RBF神经网络整定的航空发动机多变量解耦控制

为解决航空发动机控制变量之间的强耦合性,构造了基于模糊RBF神经网络整定的航空发动机多变量解耦控制系统.设计了基于模糊RBF神经网络的多变量解耦控制器,在线调整PID控制器的参数并根据Delta学习规则对网络权值进行修正以达到最佳控制;针对某型航空发动机含未建模动态和噪声等随机干扰的非线性模型进行了多变量解耦控制系统仿真.结果表明:系统具有满意的动态性能和解耦特性,该方法不需要知道发动机的精确数学模型,对航空发动机的非线性和不确定性具有较强的自适应能力.     

苯胺加氢反应过程的多变量解耦广义预测控制

针对苯胺加氢间歇反应具有高度不确定性和交叉耦合性,传统PID控制器很难达到理想控制品质,本文采用阶梯控制策略设计多变量广义预测控制(GPC)解耦控制系统。首先针对系统的交叉耦合性,对目标函数解耦算法进行了简化设计以有效减少计算量;然后利用GPC策略构建一个双输入双输出解耦GPC系统;最后将多变量解耦GPC控制与传统PID变结构控制进行对比分析,模拟仿真效果验证了该控制系统的有效性和强鲁棒性。     

非线性鲁棒自抗扰控制器在电力系统中的应用

为了提高电力系统在各种工况下的稳定性和可靠性 ,采用不确定性控制理论设计了励磁控制器。通过建立一种装置来实时、迅速、准确、简单地获取不确定性受控对象的参数模型摄动及未知外扰作用的信息。再通过补偿作用来实现反馈线性化和反馈“确定性化”,将强不确定性对象化为弱不确定性。最后安排常用的鲁棒控制器 ,以获得鲁棒性更强的闭环控制系统。实际上在不确定性系统的估计和控制中得到广泛发展和应用 ,成为当代控制理论前沿十分活跃的基于扩张状态观测器 ( ESO)的自抗扰控制器 ( ADRC)是这方面的最新成就。论文用这个理论而特殊设计的 2阶电力系统非线性自抗扰励磁控制器结构简单、调整容易、响应快、精度高 ,数字仿真研究结果表明它可进一步提高电力系统的稳定性和阻尼力。     

无人直升机自抗扰自适应轨迹跟踪混合控制

为满足无人直升机高精度轨迹跟踪的控制需求,并降低直升机动力学模型误差对飞行控制器飞行控制效果产生的影响,提出自抗扰自适应直升机混合控制.该控制器的内环控制采用模型跟随自适应控制,通过使用动量反向传播算法(MOBP)对该内环控制参数进行实时优化.通过使用自抗扰控制(ADRC)对直升机的水平速度进行控制.仿真结果表明,该混合控制器能够实现直升机对预定轨迹的跟踪.相对PID和级联ADRC控制,该控制器具有更好的抗扰性和鲁棒性.通过在200 kg级的专业植保无人直升机XV-2上搭载所提出的控制器,使其自主飞行轨迹跟踪控制的均方根误差在0.6 m以内.     

定量反馈在导弹飞行控制中的应用

研究定量反馈理论(QFT)在导弹飞行控制中的应用,结合自抗扰控制(ADRC)算法对某型号导弹的飞行控制系统进行了设计.通过仿真和鲁棒性验证,以及对PID控制算法和自抗扰控制算法的分析比较,表明设计出的控制系统具有很好的响应特性和鲁棒性.ADRC输出响应的超调小于PID控制,但快速性略差于PID控制.采用ADRC算法设计导弹纵向控制系统的高度保持回路可以得到良好的跟踪效果,其中对升降速率的跟踪几乎没有超调,显示了良好的动态性能和稳态性能.      

连铸结晶器多变量系统建模及控制

为了实现连铸结晶器出口坯壳厚度的控制,对结晶器内部钢水凝固传热过程进行数学模拟,利用有限元计算分析和曲线回归的方法建立其出口坯壳厚度生长模型和出口处铜板温度与坯壳厚度的关系;在此基础上,建立以拉坯速度和滑动水口开度为输入、以液位高度和出口坯壳厚度为输出的结晶器非线性多变量模型.通过仿真验证该模型的有效性.针对所建非线性模型,设计自抗扰控制器(ADRC)进行解耦控制.仿真结果表明:所设计的控制器可以达到满意的控制和解耦效果,这说明在所建模型基础上设计出ADRC控制器,实现对出口坯壳厚度的控制是可行的.     

基于PI控制不同解耦补偿控制器的铝合金MIG焊过程MIMO解耦控制仿真

针对铝合金脉冲MIG焊存在多参数强烈耦合并严重影响过程控制稳定性的问题,建立其多输入多输出(MIMO)控制模型.运用多变量控制理论分析系统的耦合程度,基于PI控制器设计前馈补偿解耦、反馈补偿解耦和对角矩阵解耦3种结构的解耦控制系统.介绍它们的结构和算法,分析控制对象的特点,对铝合金脉冲MIG焊过程进行仿真.仿真结果表明,采用对角矩阵解耦PI控制铝合金MIG焊接过程,能取得满意的动态和稳态性能.     

自抗扰控制技术的改进和应用

传统自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC)中的扩张状态观测器为李雅普诺夫意义下的渐近稳定,存在收敛速度不能保证的缺点.针对这一问题,将高阶滑模观测器理论引入到ADRC算法中替代扩张状态观测器,提出了一种跟踪精度更高、速度更快且具有更强抗扰能力的改进型ADRC器.并以四旋翼飞行器为研究对象,给出了不同情况下的传统ADRC器与引入高阶滑模观测器改进后的ADRC器的仿真对比.仿真结果表明通过引入高阶滑模观测器改进之后的自抗扰控制器具有更理想的控制效果.     

自抗扰参数模糊自整定无刷直流电机控制研究

在电机控制当中,自抗扰控制器(ADRC)是提高系统鲁棒性的有效手段之一,但是其需整定的参数过多,不便于实际操作,本文结合模糊控制技术,对自抗扰控制器的参数进行自整定,不仅保持了ADRC原有的优良性能,而且提高了其自适应能力.同时结合无刷直流电机本身的特性,推导出了BLDCM作为被控对象的二阶状态方程,仅用一个参数模糊自整定的自抗扰控制器就实现了无刷直流电机的运行控制,保证了BLDCM控制系统结构的简单性.仿真表明,此控制系统对BLDCM的内部参数的摄动和外界扰动具有很强的自适应性和鲁棒性,并且结合实验验证了其可行性和有效性.     

基于串级ADRC的四旋翼飞行器悬停控制

针对四旋翼悬停控制问题,提出一种串级自抗扰控制方法。首先,根据欧拉及牛顿定理建立四旋翼飞行器的动力学模型,并解耦为双回路、多子系统的结构。其次,根据四旋翼飞行器系统的自身结构特点,设计串级自抗扰控制器,为获取较好的内环输入信号,对外环设计线性ADRC控制器;同时,设计内环非线性ARDC控制器以获得更好的跟踪性能。针对系统内部参数摄动和存在外部干扰等不确定性,引入扩张状态观测器对系统的状态和内外扰动进行实时估计,并利用非线性误差反馈控制律进行补偿,消除内外扰动的影响。最后,仿真验证所提控制策略的有效性和优越性。     

PID/ADRC控制器在四旋翼无人飞行控制中的应用

讨论了四旋翼无人飞行器的飞行控制问题,根据四旋翼飞行器的机理建立了运动模型和电机模型,并设计了控制系统.针对建模的不准确性,该控制系统内环回路采用自抗扰控制(ADRC)方法,外环回路采用经典PID控制方法.最后对控制系统在Matlab/Simulink平台上进行仿真,从仿真结果来看,ADRC控制能较好地对系统内扰以及外扰进行估计补偿,减轻了建模工作的负担,并且该控制系统可使四旋翼无人飞行器实现小角度姿态、位置控制、到达指定位置,表明该控制方案是有效的.     

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。     

循环流化床锅炉燃烧系统的自抗扰控制

针对循环流化床锅炉(CFBB)燃烧系统的强耦合和大延迟问题,采用相对增益的方法分析几种工况下的耦合性,并采用了主蒸汽压力送风量通道解耦策略。自抗扰控制器(ADRC)经过改进被应用在该燃烧系统,并将仿真结果与神经网络以及PID控制方法的结果进行了比较。仿真结果表明:ADRC在解藕、调节时间上均优于神经网络以及传统PID方法;在各种工况以及增加外扰情况下,该控制方案具有很好的适应性和鲁棒性,较好地解决了该系统强耦合、大延迟的控制难点。     

火电站球磨机制粉系统的自抗扰控制

将自抗扰控制器(ADRC)应用到火电站球磨机制粉系统中,较好地解决了该系统强耦合、大迟延的控制难点。在耦合回路上与反标架正规化(RFN)方法进行比较,在具有延迟特性的回路上与SMITH预估补偿方法进行比较。仿真结果显示,ADRC在相应回路上的控制品质与这两种方法相当,并且对模型的不确定性和各种外扰具有更强的适应性和鲁棒性。ADRC在球磨机制粉系统上的应用,可以提高该系统的控制品质。