自抗扰控制(ADRC)技术详解：从产生到应用

"这篇资料主要介绍了自抗扰控制(ADRC)技术在处理二阶积分器串联对象中的应用。文章提到了PID控制器的不足，并详细阐述了ADRC的产生背景、结构、过渡过程的安排、扩张状态观测器、非线性反馈以及参数整定方法。" 1. **自抗扰控制(ADRC)的产生** PID控制器在实际应用中存在一些问题，例如：以误差(e=v-y)直接产生控制信号可能不合理，误差的微分信号难以精确实现，线性组合可能不是最佳方案，且误差积分可能导致闭环系统响应迟钝，增加超调和积分饱和问题。 2. **ADRC的结构** ADRC控制系统包含以下几个关键部分： - **扩张状态观测器**：用于估计系统状态，包括未测量的状态变量，提供全面的系统信息。 - **跟踪微分器**：用于改善控制性能，提供对目标信号变化率的估计，避免因误差积分引入的问题。 - **非线性反馈**：通过非线性补偿项增强系统的鲁棒性，适应系统参数变化和不确定性。 3. **安排过渡过程TD** 安排过渡过程是为了优化系统的动态响应。传统的误差反馈方法可能导致系统在初始时刻因大误差而产生超调。通过跟踪微分器，可以改善这种现象，确保系统在不同参数设置下具有良好的无超调性能。 4. **扩张状态观测器** 扩张状态观测器是ADRC的核心组件之一，它能够估计系统的所有状态，包括那些通常无法直接测量的变量。这使得控制器能够更全面地了解系统动态，从而提供更精确的控制。 5. **非线性反馈** ADRC采用非线性反馈策略，以补偿系统的非线性和不确定性。这增强了控制器的适应性，使其能够在面对各种工况变化时保持稳定和高效。 6. **参数整定方法** 对于ADRC，参数整定至关重要，需要根据具体的应用和系统特性进行调整，以达到最佳的控制效果。有效的参数整定可以确保系统性能和稳定性。 7. **应用** 自抗扰控制技术已广泛应用于众多领域，如机械工程、电力系统、自动化设备等，能够有效地应对复杂系统和不确定环境的控制挑战。 总结，自抗扰控制(ADRC)是对传统PID控制的一种扩展和改进，它通过集成跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性反馈，提高了控制系统的性能和鲁棒性。对于二阶积分器串联对象这类系统，ADRC能够实现快速且稳定的控制，减少了超调和振荡问题，提升了控制系统的整体表现。