自抗扰控制器参数整定方法的研究概要VIP免费

收稿日期:2008206219基金项目:国家自然科学基金资助项目(50777028作者简介:吴猛(1974—,男,博士,讲师,E2mail:wu_meng@126.com;朱喜林(1959—,男,教授,博士生导师,E2mail:zhuxl@jlu.edu.cn.第29卷第2期2009年2月北京理工大学学报TransactionsofBeijingInstituteofTechnologyVol.29No.2Feb.2009自抗扰控制器参数整定方法的研究吴猛1,2,朱喜林1,3,鄂世举1,3,孙明革1,2,童少为2(1.吉林大学机械科学与工程学院,吉林,长春130025;2.吉林化工学院自动化系,吉林,吉林132022;3.浙江师范大学交通学院,浙江,金华321004摘要:提出了自抗扰控制器算法参数整定的计算机软件仿真分析和基于参数变换的公式推导两种方法.根据自抗扰控制方程,针对算法中多个参数需要整定的问题,结合工程中控制对象实例,采用Matlab仿真软件逐一确定各参数,寻找同类对象之间的控制参数关系,利用公式得到其他对象的控制器参数.使用Matlab仿真分析法可直观地获取参数,公式推导法则简化了同类对象的参数整定,速度快.仿真实验结果表明,这两种参数整定方法可用于常见的工业控制对象的自抗扰控制器中.关键词:自抗扰控制器;参数整定;Matlab软件;参数变换中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:100120645(2009022*******AStudyonParametersSettingMethodsforActiveDisturbanceRejectionController(ADRCWUMeng1,2,ZHUXi2lin1,3,EShi2ju1,3,SUNMing2ge1,2,TONGShao2wei2(1.MechanicScienceandEngineeringCollege,JilinUniversity,Changchun,Jilin130025,China;2.DepartmentofAutomation,JilinInstituteofChemicalTechnology,Jilin,Jilin132022,China;3.TrafficCollege,ZhejiangNormalUniversity,Jinhua,Zhejing321004,ChinaAbstract:Twomethodsfortheparametersettingofactive2disturbance2rejectioncontroller(ADRCalgorithmareproposed.AccordingtotheADRCequation,itneedstosetupanumberofparameters.Takingthecontrol2objectintheprojectasexample,theparametersaredeterminedindividuallyusingMatlabsimulation.Aftergettingtherelationshipofcontrolparametersbetweensimilarobjects,thecontrolparametersofotherobjectsareachievedfromderivation.ParameterscanbeobtainedintuitivelyusingMatlabsimulationanalysis.Parameterssettingofsimilarobjectsissimplifiedandquickenedusingformuladerivation.SimulationresultsshowedthatthetwomethodsusedinADRCofcommoncontrol2objectinindustrycanattainfinecontroleffect.Keywords:active2disturbance2rejectioncontroller(ADRC;parametersetting;Matlab;param2etertransformation自抗扰控制器(ADRC是由非线性PID控制器演变而来的.它继承了PID控制器简单、易于实现、鲁棒性好的优点[1],同时也克服了其误差取法不合理、没有误差微分提取办法、组合方式不理想等缺点.它将系统模型的作用作为内扰,与系统的外扰一起看作是总扰动,从而对这个总扰动进行补偿[2].目前,ADRC较为广泛地应用于工程实际中.ADRC算法较为复杂,有多个参数需要整定.而参数选择的合适与否将直接关系到ADRC对实际对象控制效果的优劣.当前,ADRC常用的参数整定方法用计算机辅助软件或自制软件对参数进行估计和选择,取得较好效果,但是操作不够直观和快捷.作者给出了两种自抗扰参数整定方法,通过对工业中常见的含时滞一阶惯性环节的分析,提出了一种新的方法,将原来多个参数的整定简化为T,τ,K三个参数的选择和整定,快速且准确.使用这两种方法对实际对象参数整定完全满足自抗扰控制器应用的需要.图1ADRC系统结构图Fig.1StructureofADRCsystem1ADRC结构及待整定参数以二阶ADRC为例,其结构框图如图1所示.其中TD是微分跟踪器,给出过渡过程V1及其微分V2;NLSEF为非线性控制器,是安排的过渡过程与对象状态变量之间误差的非线性控制策略,对e1和e2进行非线性组合并输出控制信号u0;ESO是扩张状态观测器,跟踪对象输出y并估计对象的各阶状态变量Z1,Z2和对象总扰动实时作用量Z3;G是被控对象;b是控制输入放大系数.对应的具体方程形式如下.TDV1=V2,V2=(4V0/t2csgn(Tt/2-t,t≤tc,V1=V0,t>tc.(1ESOe0=Z1-y,Z1=Z2-β01e0,Z2=Z3-β02Mfal(...