PID到自抗扰控制技术的演进

“从PID技术到自抗扰控制技术” 本文由韩京清研究员撰写，探讨了从传统的PID控制技术演进到自抗扰控制（ADRC）技术的过程。PID控制器在工业领域广泛应用，但其性能限制促使研究者寻求改进。文章指出，PID控制器基于误差进行控制，包含比例、积分和微分三个部分，但存在误差定义、微分项获取和参数调整困难等问题。 针对PID的不足，韩京清提出了非线性机制，开发了具有特定功能的环节，如跟踪微分器（TD）、扩张状态观测器（ESO）和非线性PID（NPID）。这些组件被组合成自抗扰控制器（ADRC），形成一种新型控制技术。ADRC的优势在于算法简洁且参数调整更为方便。 自抗扰控制技术的核心在于它不依赖精确的系统模型，而是通过内置的TD和ESO实时估计系统的动态特性，有效地抑制系统内部扰动和外部干扰。TD有助于改善系统的快速响应，而ESO则能够在线估计系统的状态，即使在存在不确定性的情况下也能保持良好的控制性能。 ADRC的引入解决了PID控制器的一些局限性，比如它能更有效地处理非线性系统和不确定性，而且由于不需要复杂的模型辨识，因此在实际应用中更具灵活性。此外，ADRC的控制策略对参数敏感度较低，使得参数调整更加直观和便捷，适合于各种复杂控制场景。 文章强调，尽管现代控制理论提出了许多先进的控制方法，但在工业实践中，PID仍然占据主导地位，表明理论与实践之间存在差距。ADRC作为对PID的扩展和增强，有望在保持易用性的同时提升控制系统的性能，缩小理论与实践之间的鸿沟。 关键词：PID控制、非线性反馈、自抗扰控制 文章发表于2002年5月的《控制工程》杂志，指出PID控制器在工业过程控制中的广泛使用，同时指出现代控制理论在实际应用中的局限性，提出了自抗扰控制技术作为改进方案。通过深入理解PID的原理并结合非线性机制，韩京清提出的新控制技术有望在实际控制系统中实现更高效、更稳定的控制效果。