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关于ADRC算法以及参数整定(调参)的一些心得体会
原创
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分类专栏: 机器人基础技术
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发布于2019-03-11 17:05:44
关于ADRC算法以及参数整定(调参)的一些心得体会
ADRC,全称叫做Active Disturbance Rejection Control,中文名是自抗扰控制技术。这项控制算法是由中科院的韩京清教授提出的。韩教授继承了经
器的精华,对被控对象的数学模型几乎没有任何要求,又在其基础上引入了基于现代控制理论的状态观测器技术,将抗干扰技术融入到了传统PID控制
设计出了适合在工程实践中广泛应用的全新控制器。
1. ADRC介绍
一般来说,ADRC控制器包括三个组件:跟踪微分器,非线性状态反馈(非线性组合),扩张观测器。ADRC的框图如下(盗图自《从PID技术到“自抗
术》):
简单的介绍下ADRC的结构:
安排过渡过程就是跟踪微分器,主要目的就是为了输入量不要有跳变,便于实际系统实时跟踪。
非线性反馈实际上就是PD控制的进阶版本,PD控制计算控制律的方法是线性加权的,而非线性反馈则先用了非线性函数对误差和误差的微分进行
进行加权。
扩张观测器(ESO)是一个状态观测器,一般观测器仅观测系统的状态,只有输出和输出的导数(速度)。但是这里对输出的导数的导数(加速度
测,这里也就是所谓的扰动,对扰动进行了观测。观测器的状态量也由此扩张了一维,因此叫做扩张观测器。(目前对观测器的认识还非常粗浅,
指正。)
扰动补偿部分,也就是框图中间的红框部分。这里是整个ADRC的核心部分,说成是ADRC的灵魂也不为过。扰动补偿的核心思想就是要把原系统通
计改造成积分器级联的二阶系统,这样即使是最普通的PD控制器也可以对其进行控制。在这个改造过程中,补偿量u综合考虑了系统内部扰动、外
不确定性等等。这个补偿的原理也可以详细阅读韩老师的《从PID技术到“自抗扰控制”技术》,非常简单,但是非常高明。
2. 线性ADRC的参数整定
注意,这里介绍的是线性ADRC的参数整定方式。ADRC分为三部分,跟踪微分器的参数整定比较容易,很多地方都有介绍,这里就不再细说了。这里主
参数的整定方法。首先线性ADRC的公式罗列如下:
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