自抗扰控制

摘要： 传统起重机自动定位方法精度低,稳定性差,不能形成真正的闭环控制,现有起重机视觉定位方法普遍存在抗扰动性能差和视觉雅可比矩阵参数难以获得等问题.为了解决外部扰动影响视觉伺服定位精度和稳定性的问题,建立了扰动工况下吊装末端执行器的位姿数学模型,提出一种基于自抗扰控制器的视觉伺服扰动抑制方法.根据图像投影特性,得出雅可比矩阵参数与图像特征微分关系方程,设计了雅可比矩阵参数估计值自适应更新率,并建立闭环动力学方程.根据图像特征误差,构建李亚普诺夫函数,给出了系统稳定性证明.进行仿真与实验分析,结果表明:当视觉误差收敛后,位置与速度曲线均趋于零值,说明在视觉不确定性和恒定、瞬时扰动的情况下,本文方法仍然具有令人满意的定位精度.通过与其他控制方法的对比结果分析可知,本文方法在保证视觉伺服系统定位精度的同时,能够加快视觉误差的收敛速度,具有更好的稳定性,因此,适用于吊装用起重机自动定位视觉伺服系统.

摘要： 基于扩展状态观测器的永磁同步电机转子位置和速度估算中,由于死区效应、电气元件误差、逆变器非线性因素会产生大量的电流谐波,影响位置和速度估计精度。本文提出一种基于比例谐振与自抗扰控制的PR-ADRC电流环控制策略,可以有效抑制dq坐标系下6次电流谐波,从而降低静止坐标系下5、7次谐波含量。基于MATLAB和HiGale平台对提出方法进行仿真和实验验证,结果表明改进后的电流环降低了三相电流谐波,估算反电动势波形良好,转子位置和速度估算误差降低,无位置传感器控制系统控制精度得到提高。

摘要： 自动反冲洗过程是实现加氢改质装置中管道定期清洗的重要环节,但自动反冲洗频率高会造成原料油缓冲罐液位出现较大波动,针对某公司柴油加氢改质装置反冲洗过程中原料油缓冲罐液位波动使得整个回路受到影响的问题,使用线性自抗扰控制器会让原料油缓冲罐液位波动更小,有更快速的跟踪能力和更强的抗干扰能力,使该反冲洗过程控制性能得到了很大的提升,整个装置更能平稳的工作。

摘要： 针对自抗扰控制器参数调整困难、整定难度大的问题,采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)优化控制参数,改进NSGA-Ⅱ算法以适应改进的自抗扰控制算法;以船舶电动舵机系统作为被控对象,对比改变算法前后的数据表明,经NSGA-Ⅱ算法改进的自抗扰控制器可提升舵机系统的静态和动态性能。

摘要： 四旋翼飞行控制系统是多输入强耦合的典型代表,为了探究自抗扰飞控算法的控制效果,文章对一款四旋翼进行动力学建模,将其控制模式简化为多通道模式,并利用Matlab中的Simulink搭建控制模型进行仿真。对其动态性能、抗干扰性和鲁棒性进行详细探讨,为四旋翼控制算法的实现与发展提供了结论支撑。

摘要： 提出一种基于三电平T型中性点箝位(TNPC)型有源电力滤波器(APF)自抗扰无源控制策略,有效解决了传统TNPC型APF控制策略存在控制性能不佳的问题。建立了TNPC型APF的欧拉-拉格朗日(EL)模型,基于系统的无源性,采用注入阻尼的方法,设计了电流内环的无源控制器,从理论上保证了系统的稳定性。在电压外环使用了自抗扰控制(ADRC)技术,有效提高直流侧电压控制能力,缓解了超调的问题,使系统具有良好的动静态性能,并维持了直流侧电压的稳定。仿真和试验结果验证了所提控制策略的可行性和优越性。

摘要： 针对大型薄壁零件镜像加工过程中的稳定支撑问题,提出了基于模糊自抗扰的力/位混合控制策略。通过支撑-工件系统模态锤击实验,分析了磁流变集成支撑装置线圈中电流变化对系统模态参数的影响。设计了支撑侧基于模糊线性自抗扰控制(FLADRC)的力/位混合柔顺控制策略,通过MATLAB/Simulink仿真实验平台建立了系统控制模型并进行了仿真分析。仿真结果表明,相较于传统PID控制,FLADRC对目标函数跟踪速度快、误差小,鲁棒性与自适应能力强。通过薄壁件镜像铣削实验验证所设计控制策略的有效性。研究结果表明,该控制策略可有效维持工件加工时支撑侧的稳定支撑。

摘要： 磁悬浮制冷离心压缩机停机时,排气压力小于冷凝器压力,形成气流倒灌作用于叶轮,给磁悬浮转轴径向带来较大冲击,特别是在冷凝压力与排气压力相差较大情况下,气流冲击将直接导致转子与轴承发生碰撞,影响系统稳定性。为了提高磁轴承的抗冲击能力,提出一种改进的线性自抗扰控制方法,通过构建线性状态误差反馈的动态方程,使其仅与位移观测量有关,降低自抗扰控制对扩张状态观测器状态变量的依赖性,解决因观测误差导致控制量计算不准确以及系统对扰动响应慢的问题,实现对气流冲击的实时补偿,提高系统的控制精度。最后对所提出的改进线性自抗扰方法进行仿真和实验验证,结果表明,该方法相比于传统线性自抗扰控制在抑制气流冲击方面控制效果更优。

摘要： 针对水下机器人模型的不确定性与其在实际运行过程中受到的各种不确定因素的干扰,利用自抗扰控制器不依赖于系统模型参数就可以实时评估和补偿内外部扰动的特点,对水下机器人进行控制。通过对水下仿真机器人系统的仿真验证,发现所设计的控制器具有较为优良的控制性能、较好的鲁棒性和抗干扰能力,具有一定的实用价值及借鉴意义。

摘要： 传统控制方式下,三相VSR在电网电压不平衡时的网侧电流谐波较大,且其动态性能容易受到负载扰动的影响。针对这一问题,文中提出了一种基于萤火虫优化算法的自抗扰控制策略。在系统的电流内环加入一种与对象模型无关的自抗扰控制器对其进行闭环控制,及时对系统内外扰动进行主动补偿和抑制。同时,利用萤火虫优化算法对自抗扰控制器的关键参数进行寻优整定。该算法在全局搜索目标函数最优值的同时具有较快的收敛速度,提高了系统控制性能。仿真结果表明,与传统控制方法相比,使用该方法后,网侧电流总谐波畸变率降低了3.67%,并且三相VSR的抗负载扰动能力得到了有效提高,证明了所提控制策略的正确性和有效性。

摘要： 针对PI控制器在调速范围很宽的情况下难以满足高性能电气传动系统要求的问题,设计自抗扰控制(ADRC)与三电平逆变器供电相结合的永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统,分别在系统的速度环、电流环设计自抗扰控制器替代PI控制器.考虑到控制器需要调整的参数较多,对典型的自抗扰控制器进行改进,简化模型结构并减少待整定参数.在供电方式上采用三电平逆变器替代两电平逆变器对电机进行供电.仿真和实验结果表明:与PI控制器相比,采用自抗扰控制策略,系统具有超调量小、响应速度快、抗干扰能力强等优点;三电平逆变器输出电压具有更好的频谱特性,适用于高压大功率场合,因此更能满足PMSM系统的高性能控制要求.

摘要： 光伏发电系统具有波动大、功率低、受天气等外界条件影响大的特点.在独立光伏系统中加入储能装置能够很好的解决光伏发电系统输出的随机性和波动性问题.为了提高光伏储能系统的快速性和抗干扰能力,本文提出一种基于自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC)的双向DC-DC变换器的控制策略.文章建立了双向Buck-Boost变换器的小信号模型,设计了基于自抗扰控制器的双闭环控制策略,搭建了基于Matlab/Simulink的系统仿真模型,完成了与基于PI控制器的双闭环控制策略的对比分析,仿真结果表明不论是在负载突变还是在光伏输出变化的情况下,基于ADRC的控制策略改善了系统的动态性能和抗干扰能力,提高了系统的鲁棒性和适应性.

摘要： 为了解决直接转矩控制技术在电动车电驱动系统应用中所存在的转矩脉动大问题.本文提出了一种基于零电压矢量和自抗扰控制的电动车永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)策略,为了降低转矩脉动,该控制策略在传统DTC控制的开关表中加入了两个零电压矢量进而形成了一个新的开关表.与此同时,采用自抗扰控制理论设计该系统的速度控制器,对该系统的扰动进行实时补偿.通过MATLAB软件进行系统模型仿真,结果表明所提出的系统能够有效地提高系统响应速度,使得所存在的转矩脉动减小,改善电动车的运行性能.

摘要： 传统扩张状态观测器(ESO)在对系统进行观测时,对系统输出的测量噪声较为敏感,文中构造了一种基于反正切函数的非线性函数以替代ESO中的幂次函数,并给出了由其构成的ESO的一般形式,使用李雅普诺夫函数对观测误差进行了分析;然后,提出了2种基于反正切非线性函数的改进ESO方案,以及基于这2种ESO方案的改进自抗扰控制算法.仿真数据表明,改进的ESO对由输出测量噪声带来的观测噪声有明显抑制,尤其可以对干扰量估计的噪声抑制在很小的范围内,2种改进自抗扰控制算法针对输出带有测量噪声的控制对象均取得较好的控制效果.

摘要： 针对无称重传感器的直驱式永磁曳引系统起动时易发生倒溜问题,提出一种采用自抗扰的转矩控制策略,用以乘梯舒适性.利用扩张状态观测器与非线性误差反馈理论,设计自抗扰控制器来提升系统的动态响应速度,增强鲁棒性,从而减小电梯起动过程的倒溜距离和速度.为了选择最优控制参数,针对扩张状态观测器控制增益对系统响应的影响进行研究.另外,基于李雅普诺夫稳定性理论,对控制系统的稳定性进行分析.最后,在11.7kW永磁曳引电机驱动系统上进行了实验,实验结果验证了该方法的有效性.

摘要： 针对气动人工肌肉驱动单关节机械臂存在强烈的非线性问题,提出了一种自抗扰控制策略,来改善单关节机械臂的控制效果.对于给出的不精确的系统模型,首先利用跟踪微分器安排输入信号的过渡过程,从而有效地解决了系统的快速性和超调之间的矛盾;其次利用扩张状态观测器观估计出系统状态以及系统的非线性和外部扰动,并对其进行补偿;最后设计了带扩张状态补偿的非线性误差反馈控制器来保证系统的闭环响应性能.实验结果表明,该控制方法在气动单关节机械臂关节关节角度控制方面具有良好的控制效果.

摘要： 单轴位置速率转台是一种单轴多功能测试设备.能够为惯导系统及惯性器件提供位置、速率检测.自抗扰控制是一种能够运用于运动控制领域的一种智能控制算法,并且在工业实践中取得了巨大成功.自抗扰控制中最重要的部分是扩张状态观测器,其估计系统内部和外部的扰动并且最终把它当作总的扰动,估计出来并且把它在控制量中消除.实验表明自抗扰控制算法应用于单轴位置速率转台能够取得比PID控制算法要好的性能.

摘要： 由于直线电机直接带动负载,负载冲击、摩擦力、噪音等外界环境不确定扰动也会直接作用在电机上,因此永磁同步直线电机控制系统需要更高的抗干扰能力.经典PI控制调节时间长,鲁棒性差;传统ADRC控制虽然调节时间短,鲁棒性强,但调节参数较多,ESO状态观测器模块亦不能完全跟踪到外界总干扰值;本文提出的改进型ADRC自抗扰方法,利用扩张状态观测器ESO1估算未知扰动量并给予实时动态补偿,实现了精确补偿功能,将PD控制模块引入ADRC自抗扰部分,从而消除了原有ADRC系统的颤抖现象,仿真结果证明,改进ADRC控制算法具有良好的抗外扰能力.

摘要： 由于直线电机直接带动负载,负载冲击、摩擦力、噪音等外界环境不确定扰动也会直接作用在电机上,因此永磁同步直线电机控制系统需要更高的抗干扰能力.经典PI控制调节时间长,鲁棒性差;传统ADRC控制虽然调节时间短,鲁棒性强,但调节参数较多,ESO状态观测器模块亦不能完全跟踪到外界总干扰值;本文提出的改进型ADRC自抗扰方法,利用扩张状态观测器ESO1估算未知扰动量并给予实时动态补偿,实现了精确补偿功能,将PD控制模块引入ADRC自抗扰部分,从而消除了原有ADRC系统的颤抖现象,仿真结果证明,改进ADRC控制算法具有良好的抗外扰能力.

摘要： 由于直线电机直接带动负载,负载冲击、摩擦力、噪音等外界环境不确定扰动也会直接作用在电机上,因此永磁同步直线电机控制系统需要更高的抗干扰能力.经典PI控制调节时间长,鲁棒性差;传统ADRC控制虽然调节时间短,鲁棒性强,但调节参数较多,ESO状态观测器模块亦不能完全跟踪到外界总干扰值;本文提出的改进型ADRC自抗扰方法,利用扩张状态观测器ESO1估算未知扰动量并给予实时动态补偿,实现了精确补偿功能,将PD控制模块引入ADRC自抗扰部分,从而消除了原有ADRC系统的颤抖现象,仿真结果证明,改进ADRC控制算法具有良好的抗外扰能力.

摘要： 一种基于线性自抗扰的移动机器人速度解耦抗扰控制器，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)建立移动机器人前进速度和转向速度驱动的数学模型；步骤2)对数学模型进行速度的静态解耦；步骤3)速度动态解耦抗扰控制器设计。本发明可有效提升轮式移动机器的运动性能。

摘要： 本发明属于电力电子自动控制领域，公开了一种针对DC‑DC‑buck的基于滤波器的级联LADRC的抑噪抗扰控制方法，其内容是，基于ADRC思想，针对传统降压转换器输出滤波所造成的输出电压幅值、相位损失，提出了一种新的基于滤波器的级联LADRC抑噪抗扰控制方法，通过对比传统双闭环PI、LADRC和含滤波器的LADRC的仿真分析，本发明的方法在抑制噪声的同时补偿了输出幅值和相位缺失，有效利用了级联LADRC针对buck系统的实时估计和补偿能力，提升了系统的鲁棒性、确保了系统的跟踪精度，同时，在负载突变的情况下，也有效提高了系统的抗干扰能力。

摘要： 本发明公开的一种自抗扰控制装置及基于自抗扰控制装置的控制方法，应用自抗扰控制装置对被控对象进行控制包括两个阶段：阶段一获取初始值并对扩张状态观测器中的相应状态变量进行赋值，扩张状态观测器、状态误差反馈控制器和扰动补偿器未启动运行；阶段二扩张状态观测器、状态误差反馈控制器和扰动补偿器启动运行，执行对被控对象的控制。本发明即使是被用于控制输出初始量不为零的被控对象和/或初始总扰动较大的被控对象，被控对象的输出与其目标值间的控制误差仍能保持在较小范围内，从而获得满意的控制效果。

摘要： 本发明公开了一种自抗扰控制方法及自抗扰控制器，用于解决控制器在不同控制状态间切换时，容易引起控制量的超限，进而影响控制器的正常运作的技术问题。方法包括：S1：获取初始控制量，通过控制量限制公式对所述初始控制量进行信号限制，得到第一控制量；S2：判断所述第一控制量是否超出控制量限制阈值，若是，则执行步骤S3，若否，则直接输出所述第一控制量；S3：根据所述第一控制量与所述限制器上一步长输出的第一控制量的差值，得到控制量变化量，并根据所述控制量变化量，通过反演补偿方式，对下一步长的所述第一控制量进行补偿，得到第二控制量并输出。

摘要： 本发明公开了一种变系数自抗扰控制器设计方法、及吊车自抗扰控制器，该方法的具体过程为：步骤S00、建立被控对象的数学模型，确定被控对象的阶数；步骤S01、由被控量个数确定需要构造的扩张状态数目，再根据所确定的被控对象的阶数，设计相应的扩张状态观测器；步骤S02、利用所述扩张状态观测器的输出，设计变权重系数的线性自抗扰控制器控制律，实现对多个被控对象的控制。本发明设计方法能够有效估计控制过程中的不确定扰动，并对其实时补偿，对系统参数变化不敏感，具有很强的鲁棒性。

摘要： 本发明涉及三参数最速自抗扰控制器装置及自抗扰控制方法。本发明中提出的控制器包括：根据控制的目标和对象承受能力储存几种过渡过程模式的过渡过程模式记忆装置；根据对象的输入、输出信号估计出对象运动状态和作用于对象的所有扰动的实时作用量总和的扩张状态观测器装置；以误差信号为输入按最速控制律产生出误差反馈控制量的误差反馈装置；对反馈控制信号补偿扩张状态观测器给出的扰动总和作用量的估计值产生最终控制信号的动态补偿装置，其中扩张状态观测器装置中的参数是由采样步长h按一定方式给定的，不必在现场进行调试，现场可调的三个参数分别是误差反馈装置中包含的两个参数h1和c和动态补偿装置中所含的参数补偿因子b0。

摘要： 本发明公开的一种自抗扰控制装置及基于自抗扰控制装置的控制方法，应用自抗扰控制装置对被控对象进行控制包括两个阶段：阶段一获取初始值并对扩张状态观测器中的相应状态变量进行赋值，扩张状态观测器、状态误差反馈控制器和扰动补偿器未启动运行；阶段二扩张状态观测器、状态误差反馈控制器和扰动补偿器启动运行，执行对被控对象的控制。本发明即使是被用于控制输出初始量不为零的被控对象和/或初始总扰动较大的被控对象，被控对象的输出与其目标值间的控制误差仍能保持在较小范围内，从而获得满意的控制效果。

摘要： 本发明公开了一种变系数自抗扰控制器设计方法、及吊车自抗扰控制器，该方法的具体过程为：步骤S00、建立被控对象的数学模型，确定被控对象的阶数；步骤S01、由被控量个数确定需要构造的扩张状态数目，再根据所确定的被控对象的阶数，设计相应的扩张状态观测器；步骤S02、利用所述扩张状态观测器的输出，设计变权重系数的线性自抗扰控制器控制律，实现对多个被控对象的控制。本发明设计方法能够有效估计控制过程中的不确定扰动，并对其实时补偿，对系统参数变化不敏感，具有很强的鲁棒性。

摘要： 本发明公开了一种自抗扰控制方法及自抗扰控制器，用于解决控制器在不同控制状态间切换时，容易引起控制量的超限，进而影响控制器的正常运作的技术问题。方法包括：S1：获取初始控制量，通过控制量限制公式对所述初始控制量进行信号限制，得到第一控制量；S2：判断所述第一控制量是否超出控制量限制阈值，若是，则执行步骤S3，若否，则直接输出所述第一控制量；S3：根据所述第一控制量与所述限制器上一步长输出的第一控制量的差值，得到控制量变化量，并根据所述控制量变化量，通过反演补偿方式，对下一步长的所述第一控制量进行补偿，得到第二控制量并输出。

摘要： 本发明涉及三参数最速自抗扰控制器装置及自抗扰控制方法。本发明中提出的控制器包括：根据控制的目标和对象承受能力储存几种过渡过程模式的过渡过程模式记忆装置；根据对象的输入、输出信号估计出对象运动状态和作用于对象的所有扰动的实时作用量总和的扩张状态观测器装置；以误差信号为输入按最速控制律产生出误差反馈控制量的误差反馈装置；对反馈控制信号补偿扩张状态观测器给出的扰动总和作用量的估计值产生最终控制信号的动态补偿装置，其中扩张状态观测器装置中的参数是由采样步长h按一定方式给定的，不必在现场进行调试，现场可调的三个参数分别是误差反馈装置中包含的两个参数h1和c和动态补偿装置中所含的参数补偿因子b0。