自抗扰控制系统参数整定方法的研究

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1、摘要题目：自抗扰控制系统参数整定方法的研究学科：控制科学与工程专业：控制理论与控制工程硕士研究生姓名：张兆靖导师姓名：杨慧中自抗扰控制器是在控制理论与控制工程的激烈冲突中起源、发展起来的，并仍然在继续发展。尽管该控制器显示了其强大的鲁棒性和适应性，但目前仍存在很多不足，如频率特性、稳定性等没有从理论上得到解决，而影响其在工业中进一步应用的最大障碍是参数较多、整定困难且无实际经验可以借鉴。本文的主要工作是围绕其参数整定展开的。首先，本文详细阐述了自抗扰控制器的起源、近年来的发展，并对自抗扰控制器的结构及其算法作了全面的介绍，指明白抗扰控制相对于经典PID控制的优越之处；其次，变结构控制是一种特殊

2、的滑模控制方式，强迫受控系统的状态变量沿着人为规定的相轨迹快速收敛到期望点。利用变结构的这一个特性，把变结构原理引入到自抗扰控制器的设计中，为其参数整定提供了理论依据。这样，既简化了参数整定，又对扩张状态观测器和非线性误差反馈控制律的稳定性给予证明；同时，由于过渡过程的主要功能是柔化设定值的突变，故采用经典控制理论中的典型二阶系统来作为跟踪一微分器，以达到减少可调节参数的目的。第三，针对自抗扰控制器结构的多样性，本文把“时间尺度”的概念与控制器的参数整定相结合，通过理论计算，得出以下结论：一旦对某一时间尺度的受控系统整定好参数，在控制器结构不变的情况下，只需通过简单的时间尺度的变换就可以直接适

3、用于同阶次的其他系统。最后，通过对PID控制器和自抗扰控制器的控制作用的分析，指出自抗扰控制器对耦合系统进行控制时无须对系统解耦就可以直接控制的根本原因，仿真结果表明了该方法的有效性。关键词：PID控制器；跟踪一微分器；扩张状态观测器；自抗扰控制器；参数整定；变结构控制；时间尺度；耦合系统Abstmc

4、AbstractAutodisturbancefejectioncontrol(ADRc)theoryhasbeengeneratedrecentlyastheoutcomeoftheconflictbetweencontroltheoryandcontrolengineering．ADRCth

5、eoryisbeingdevelopedrapidlyanditssuperioritywillbedemonstratedinmanydomains．Strongrobustnessandgoodapplicabilityarethecontroller’Sadvantages，buttherearestillsomefaultsinADRCcontroller．Forinstances，thefrequencycharacteristic，stabilityCannotbeachievedtheoretically．Thegreatestobstacleoftheapplicationsi

6、ntheindustryprojectsisthatmanyparametersinADRCfireverydifficulttobeadjusted．Inthisthesis，themainworkisontheparametertuning．Firstly，ageneralintroductionoftheADRCabouttheoriginalty,thedevelopmentrecentlyandbasicstructureweregiven．AlsoitpointsouttheADRCcontrolleradvantagesoverclassicalPIDcontrollers．As

7、aspecialsliddingcontrolmethod,variablestruetta'econtrollercompelsthes怔她softhecontrolledsystemtozerointermsofthedesignedtracks．Basedonthischaracter,theprincipleofthevariablestructurecontrolisintroducedtodesignADRC，whichnotonlygivesthetheoreticalanalysisintheparametertuningbutprovesthestabilityoftheex

8、tendedstatesobserverandthenonlinearstateserrorfeed-backintheADRC．Atthesametime，becausethemainfunctionofthetransientprocessistoweakenthesettingvalueleapingatrackingdifferentiatorisdesignedforatypicaltw