自抗扰控制器

摘要： 为了在卷绕系统中建立稳定的张力控制系统,课题组使用自抗扰控制器设计了控制系统。提出采用麻雀算法(SSA)优化整定自抗扰控制器的参数。针对SSA以跳跃的方式寻优、已陷入局部最优和原点收敛性强的缺点,提出基于粒子群算法(PSO)的改进麻雀算法(PGSSA);该方法引入了PSO的速度算子,修改麻雀算法的发现者和跟随者的位置来更新公式,增强麻雀算法的全局搜索能力。由于麻雀算法的种群多样性比较差,提出引入遗传算法的交叉和变异操作,以保证种群的多样性,避免PGSSA过早陷入局部最优。选择复卷机的收卷过程作为控制对象模型,利用MATLAB/Simulink软件平台,分别采用PGSSA和SSA对ADRC控制器和PID控制器参数进行仿真。结果表明:PGSSA的收敛速度和精度都优于SSA。ADRC控制器对扰动的反应速度和抑制能力、阶跃响应的性能指标优于PID控制器。

摘要： 针对系统标定和雅可比在线求解难问题,引入非线性状态反馈,研究一种基于自抗扰控制器(ADRC)的机器人视觉伺服控制算法.利用无模型理论和非线性自抗扰技术建立机器人“视觉-运动”空间映射,进而设计不依赖雅可比建模的视觉反馈控制器,其中采用跟踪微分器(TD)跟踪视觉空间期望特征;利用扩展状态观测器(ESO)实现未建模雅可比反馈补偿;最后利用非线性状态误差反馈(NLSEF)规则得出机器人运动空间控制量.本文构建的视觉伺服控制方案面向未知系统标定和目标深度信息的机器人任务操作.手眼标定六自由度无标定机器人抓取定位的实验表明,视觉空间特征轨迹平滑稳定在相机视场中,笛卡尔空间机器人末端运动平稳,无震荡回退,抓取定位精度高.

摘要： 当电网处于电压不平衡状态时,MMC的内部会产生环流。环流中存在二倍频的正序、负序和零序分量,增加了系统的不稳定性。针对电网不平衡情况下MMC二倍频环流抑制的问题,文中提出一种基于线性自抗扰控制器的环流抑制策略。根据瞬时功率理论推导出环流参数的数量关系,在此基础上设计了基于线性自抗扰控制策略的环流控制器来抑制环流。最后利用MATLAB/Simulink软件对所提出的控制策略进行仿真验证。仿真结果表明,该控制策略能够有效地抑制环流,增加系统的稳定性。

摘要： 针对传统的三相永磁同步电机存在的矢量控制方式启动电流和超调量过大及抗干扰性不强等问题,本文设计了一种基于自抗扰控制器的三相永磁同步电机矢量控制系统。在传统双闭环PI控制系统结构的基础上,在Matlab/Simulink软件中,分别采用PI控制器和自抗扰控制器搭建转速环三相永磁同步电机矢量控制系统模型,为了对比控制效果,将两种控制器置于相同电机参数和相同仿真条件下,通过仿真得到两种控制方法下的电机转速、电磁转矩和电流响应。仿真结果表明,基于自抗扰控制器的三相永磁同步电机矢量控制系统,控制性能更优,具有更小的超调量、更好的动态性和更强的鲁棒性。该研究为永磁同步电机的矢量控制提供了理论参考。

摘要： 针对桥式卸船机在实际作业中出现的抓斗定位难、易摆动问题,设计一种具有自抗扰功能的控制器。通过建立简化的桥式卸船机数学模型对烟台港矿石公司桥式卸船机的控制策略进行研究,得到简化的系统模型;进行自抗扰控制器和抓斗系统的设计;通过MATLAB-Simulink软件对所设计的自抗扰控制器进行仿真研究,验证所设计的自抗扰控制器的有效性。仿真结果表明,该方法具有可行性且控制性能良好。

摘要： 三相六开关Vienna整流器在采用传统PI双闭环控制器进行控制时,存在参数整定复杂、直流侧电压超调量大、抗干扰能力差等问题。为此,提出了一种自抗扰准PR控制策略。基于直接功率控制理论,外环采用自抗扰控制降低直流侧电压超调量,提高系统抗干扰能力;内环采用准PR控制器实现电流控制器的无静差跟踪,抑制谐波分量。通过在Matlab/Simulink中搭建三相六开关Vienna整流器的自抗扰准PR控制系统仿真模型,验证了控制策略的正确性与有效性。

摘要： 为了提高永磁同步电机(PMSM)调速系统的控制性能,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的永磁同步电机改进自抗扰控制方法。首先,采用自抗扰控制器(ADRC)替换转速环中比例-积分(PI)控制器,并进一步的引入模糊控制算法整定控制器参数并简化控制模型;其次,设计电流环模型预测控制器,减少了定子电流的扰动,提高系统的控制精度;最后,通过模型参考自适应系统(MRAS)观测器估算转子位置和转速实现系统的无速度传感器运行。仿真结果表明:改进的ADRC相较于PI控制器以及常规ADRC更能满足PMSM系统的高性能控制要求,动态跟踪能力较好,鲁棒性较强。

摘要： 阐述转台项目中的伺服控制系统设计,包括电流环、转速环、位置环的串级控制框架结构,针对三个环路分别设计了PI型控制器,为了提高转速环的控制精度,设计了自抗扰控制器。

摘要： 针对光电稳定平台受到多源干扰而影响平台视轴稳定精度的问题,提出一种基于RBF神经网络的自抗扰控制策略,简化了自抗扰控制器复杂的参数整定问题,并对这种结合RBF神经网络的自抗扰控制器通过Matlab进行仿真分析。结果表明,RBF-ADRC相比常规ADRC具有更优的抗干扰能力和位置跟踪性能,具有较快的响应速度,对提高光电稳定平台的视轴稳定精度具有重要意义。

摘要： 针对永磁电机矢量控制系统安装位置传感器导致可靠性降低、抗干扰能力下降等问题,采用高频脉冲电压信号注入法实现电机在零低速无传感器控制运行。在此基础上,为了改善无传感器系统采用传统控制方法导致系统刚度下降的问题,该文提出一种改进的转速环线性自抗扰控制策略,利用级联的扩张状态观测器估计系统所受的集总扰动,减小传统线性扩张状态观测器对于斜坡型扰动的估计误差,以提高系统对扰动的估计精度,增强鲁棒性。最后,在7.5kW永磁电机对拖加载实验平台进行实验,验证了控制策略的有效性。

摘要： 在永磁同步电机控制系统中,一方面,外部扰动不可预估,内部参数时常变化;另一方面,永磁同步电机控制系统在弱磁区由于非线性和开关频率的影响,系统的动态性能以及鲁棒性均大大降低,本文提出一种运用在弱磁区的模型补偿式自抗扰控制器,将所有系统的非线性因素均归为系统的扰动,构建扩张状态观测器对其进行观测和补偿;且为了提升扩张状态观测器对扰动观测的精准性,对观测器进行了模型的补偿.仿真表明该自抗扰控制方法不仅能够提高系统在弱磁区的响应速度,并且无超调,还能有效的抑制外部扰动和内部参数变化带来的影响.

摘要： 永磁直线同步电机(PMLSM)是一个强耦合的非线性系统.研究了永磁直线同步电机的调速控制问题.针对传统的永磁直线同步电机直接推力控制系统中PI控制器的不足,设计了基于自抗扰控制器(ADRC)的PMLSM直接推力控制系统,对系统的内部扰动和外部扰动进行观测并加以补偿.通过Matlab/Simulink搭建仿真平台,对整个控制系统进行了仿真,仿真结果表明,该控制系统具有比PI控制方案有更优的动态性能,在不同给定速度下和抗扰动方面有更好的适应性和较强的鲁棒性.

摘要： 磁悬浮永磁直线电动机实现了直接驱动和无摩擦进给,有效提高伺服系统的反应速度和精度.针对电动机运行中受到系统外扰和内扰的问题,将自抗扰控制器引入磁悬浮永磁直线电动机.首先,建立电动机在d-q坐标下的数学模型,分析系统非线性强耦合的本质原因;其次,将速度,d,q轴电流作为系统状态量,设计三个一阶自抗扰控制器.将电流间存在的耦合项视为系统内部扰动,应用扩张状态观测器估计系统输出和受到的综合扰动,并在反馈中加以补偿,实现系统的反锁线性化；最后,建立采用抗扰控制的系统仿真模型.仿真结果表明,采用自抗扰控制的磁悬浮永磁直线电动机伺服系统具有良好的动态性能,并且能有效抑制内外扰动,具有很强的鲁棒性.

摘要： 针对精馏塔提馏段温度控制系统延迟滞后以及扰动性强的特点,提出了一种自抗扰控制器(ADRC)与串级控制相结合的控制方案,实现对常规PID控制器的补偿,使控制系统能够适应对象的非线性和时变特性.仿真结果表明,该方法能较好地适应对象特性的变化,且控制系统的性能比常规串级控制系统有较大的提高.

摘要： 为了快速、精确地跟踪高机动目标,针对系统扰动对船载伺服跟踪系统精度的影响,提出了自抗扰的控制方案,并分析了自抗扰的工作机理.基于对某型船载伺服跟踪系统的结构分析,将目标运动速度视为外部扰动,系统内部参数摄动视为内部扰动,直接采用扩张状态观测器从系统响应的输入输出信号中估计出目标的运动速度及系统内部参数扰动,仿真实验表明:相比传统的PID控制,该控制方案结构简单,参数调整简单,大大改善了系统的抗扰能力,且具有很好的鲁棒性,无需额外的传感器对目标运动进行测量、滤波和预测,即可有效提高系统高精度捕获、跟踪快速机动目标的能力.

摘要： 针对航天器动力学中存在的不确定性及系统的内部和外部干扰等问题,提出了航天器姿态自抗扰控制器(ADRC)的设计方法.采用修正的罗德里格斯参数方法描述航天器的姿态运动学方程;应用跟踪微分器安排自抗扰控制器的过渡过程,获得微分指令;在此基础上设计扩张状态观测器,对航天器姿态的参数不确定性及内外干扰进行估计,实现闭环控制;设计非线性反馈控制律,抑制扩张状态观测器的误差.仿真结果表明,该控制器可以较好的估计并补偿参数的不确定性和干扰,对不确定性及干扰有较强的鲁棒性.

摘要： 为了满足乳化炸药生产过程中油相流量和水相流量的控制要求,设计了油相流量和水相流量的自抗扰控制器(ADRC),通过设计跟踪微分器(TD),合理安排过渡过程,设计扩张状态观测器(ESO)估计扰动,利用误差信号设计非线性反馈控制律,从而实现油相和水相流量的高性能控制.为了验证控制器的优越性和可行性,在Matlab/Simulink中搭建被控对象模型,分别对比例积分微分(PID)控制器和ADRC进行仿真比较,结果表明采用ADRC的油相流量和水相流量控制系统的响应时间短,响应过程无超调,且抗干扰能力更强.

摘要： 火箭助推发射是一种常见的无人机发射方式.在发射段由于加入了助推火箭,导致无人机与助推火箭组合体重心发生移动,无人机受力发生变化,静稳定性降低.同时,无人机的加速度较大,速度变化剧烈,无人机在发射过程具有很强的非线性,并且可能存在安装误差及扰动影响,系统模型呈现出不确定性.提出了一种利用自抗扰控制来设计无人机火箭助推发射快回路的控制律新方法,设计了纵向自抗扰控制器,并进行了仿真研究,与传统的PID控制相比较,采用自抗扰控制能够更好的稳定无人机短周期运动,使无人机姿态控制更精确.

摘要： 直线式音圈电机具有高定位精度,直接驱动等优点,在超精密定位伺服控制系统中具有良好应用前景.在直线式音圈电机数学模型的基础上,本文提出了一种新型的自抗扰控制策略.所设计的控制器利用配置系统零点的方法使系统等效传递函数阶次降低,然后采用自抗扰控制对所有未知扰动进行估计,进而达到控制音圈电机低阶等效系统的目的,同时利用电流前馈策略补偿负载转矩对位移跟踪的影响.仿真结果证明,该控制器能较好地改善音圈电机的动态特性,并有效提高系统的抗干扰能力,具有很好的鲁棒性.文章对音圈电机的工程应用具有一定的参考价值.

摘要： 直线式音圈电机具有高定位精度,直接驱动等优点,在超精密定位伺服控制系统中具有良好应用前景.在直线式音圈电机数学模型的基础上,本文提出了一种新型的自抗扰控制策略.所设计的控制器利用配置系统零点的方法使系统等效传递函数阶次降低,然后采用自抗扰控制对所有未知扰动进行估计,进而达到控制音圈电机低阶等效系统的目的,同时利用电流前馈策略补偿负载转矩对位移跟踪的影响.仿真结果证明,该控制器能较好地改善音圈电机的动态特性,并有效提高系统的抗干扰能力,具有很好的鲁棒性.文章对音圈电机的工程应用具有一定的参考价值.

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： 本发明公开了一种热工过程自抗扰时滞控制器的参数整定方法及控制器，其中参数整定方法为：对具有一阶惯性纯滞后特性的控制对象，采用基于相对时滞裕度的自抗扰时滞控制器参数整定方式进行整定；基于相对时滞裕度的自抗扰时滞控制器参数整定方式的参数包括：增益参数b0、扩张状态观测器参数ωo以及比例增益参数kp；基于相对时滞裕度的自抗扰时滞控制器参数整定方式的具体量化表征为：引入无量纲数λ、无量纲数ξ表征kp和ωo，并基于相对时滞裕度进行量化比较，进而给出无量纲数的参考整定值。本发明自抗扰时滞控制器参数整定方法，可以保证参数整定后闭环系统的稳定性，适用大多数具有一阶惯性纯滞后特性的热工过程，并能够取得良好的控制品质。

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。

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。

摘要： 本发明涉及一种PI控制器和线性自抗扰控制器对比测试方法，属于控制器控制性能测试技术领域。本发明提出了PI控制器的控制参数和线性自抗扰控制器的控制参数的映射关系，通过PI控制器和线性自抗扰控制器的参数映射关系，得到两种控制器对比测试的控制参数，采用计算得到的控制参数进行控制器在该控制频域特性下的控制性能比测，使得两种控制器在近似相同的控制校正频域曲线上进行控制性能对比，通过该方法计算得到的两种控制器参数，使两种控制器在对比测试中参数获取标准一致，能够公平合理地对比测试两种控制器的性能差别，结果可信。