自抗扰控制技术ADRC：从PID到现代控制的演进

"韩京清教授的《自抗扰控制技术》是一本深入探讨自抗扰控制技术（ADRC）的电子书，该技术由韩京清教授创立，旨在克服传统PID控制技术的局限性，提供一种不依赖精确对象模型的新型数字控制技术。文章提到了控制理论与控制工程之间的脱节现象，以及自抗扰控制技术如何弥补这一差距。" 自抗扰控制技术（Auto/Active Disturbances Rejection Controller, ADRC）是控制理论领域的一种创新，它结合了经典PID控制的精髓和现代控制理论的成就。在PID控制中，主要目标是通过调整系统的局部动态特性来实现期望的闭环性能。然而，这种方法依赖于被控对象的精确模型，这在实际应用中往往难以获取。 现代控制理论则转向全局动态特性的改造，通过状态反馈和极点配置来改善系统的整体动态性能。这种方法需要复杂的数学工具，如矩阵理论和微分几何，以确保闭环动态的稳定性。然而，这种全局控制方法对模型精度有较高要求，且实施复杂。 韩京清教授提出的自抗扰控制技术则试图打破这种局面。ADRC技术强调在系统运行过程中实时抵消扰动，而不是依赖精确模型。它通过计算机仿真试验，发掘非线性特性的潜力，设计出一种能够在线适应系统变化的控制器。这种方法可以应对不确定性、扰动和模型简化带来的问题，使得控制器能有效应对各种未建模动态。 自抗扰控制的核心是包含扩展状态观测器（Extended State Observer, ESO），它可以估计并实时补偿未知的内部扰动和外部干扰。ESO的设计不依赖于对象的精确模型，而是通过观测系统输出来估算系统状态和扰动，从而实现对扰动的主动抑制。 自抗扰控制技术提供了一种更为鲁棒的控制策略，尤其适用于那些模型不确定或难以建立精确模型的复杂系统。通过这种方式，ADRC在保持控制性能的同时，降低了对系统建模的需求，提高了控制系统的实用性和灵活性。