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國越貿易（上海）有限公司
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杰弗倫控制器：自抗擾控制器及其應用
2015-11-23 閱讀(446)
意大利GEFRAN集團是世界的工業(yè)自動化控制設備制造集團公司，其產品應用遍及各個領域。該公司產品均符合CE標準，并已通過ISO9001質量體系認證。GEFRAN集團公司的產品以先進科技、高質量和高性價比為特征，得到廣大用戶的認可與信賴。
在這個非線性誤差反饋律中有一個補償分量,它是自動檢測系統(tǒng)模型和外擾實時作用并予以補償?shù)姆至?。若把系統(tǒng)的模型作用當作系統(tǒng)的內擾,那么它同系統(tǒng)的外擾一起,均可作為對系統(tǒng)的擾動。這個補償分量并不區(qū)分內擾和外擾,直接檢測并補償它們的總合作用——對系統(tǒng)的總擾動。由于這個分量的補償作用,被控對象實際上被化成積分器串聯(lián)型而易于構造出理想的控制器,這個補償分量的作用實質上是一種抗擾作用。因此,我們將此控制器稱為“自抗擾控制器”(ADRC)。
自抗擾控制器的應用
對帶有未知擾動的不確定對象
y =f(y,ya,w(t))+b0u
其中,f(x,y,z)及w(t)均未知。圖1所示的“非線性狀態(tài)誤差反饋”(NLSEF)控制方案,其中虛線所框部分為“自抗擾控制器”(ADRC)。
圖1中,TD的作用是安排過渡過程并給出此過程的微分信號;ESO給出對象狀態(tài)變量的估計z1(t)、z2(t),以及系統(tǒng)擾動的實時作用量a(t)=f(y(t),ya(t),
w(t))的估計z3(t),而z3(t)/b0的反饋將起補償擾動的作用。這是一個具有自動補償系統(tǒng)擾動的反饋結構。實際上,這個結構中控制量被分成兩部分,即
u(t)=u0(t)-z3(t)/b0 (2)
其中,-z3(t)/b0是補償擾動的分量,而u0(t)是用狀態(tài)誤差E1、E2的非線性反饋來控制積分器 串聯(lián)型的分量。用控制律(2)進行控制稱為用b0u來實現(xiàn)自抗擾控制。
時變系統(tǒng)的控制
設有如下時變系統(tǒng)
y¨ =f(y,ya,w(t))+b(t)u (3)
其中,f,w,b均為不確定函數(shù),b2>b(t)>b1>0。取b(t)變化范圍內的某一中間值b0,則(3)式可改寫成
y¨ =f(y,ya,w(t))+(b(t)-b0)u+b0u (4)
可以將(b(t)-b0)u(t)當作新的擾動項。實際上,擴張狀態(tài)觀測器的輸出z3(t),當û(b(t)-b0)û不甚大時能較好地估計出實時作用量
a(t)=f(y(t),ya(t),w(t))+(b(t)-b0)u(t)(5)
從而能用b0u來實現(xiàn)自抗擾控制,即用z3(t)/b0來實現(xiàn)a(t)的補償。
例1
這兩個對象的仿真結果如圖2、圖3所示,圖中顯示了安排的過渡過程v1(t),實際過程 y(t),控制量u(t),總擾動a(t)及其估計z3(t)和外擾w(t)。其中總擾動分別為
杰弗倫控制器：自抗擾控制器及其應用
多變量系統(tǒng)解耦控制：
以雙輸入雙輸出系統(tǒng)為例來說明解耦控制方法。設有被控對象
這兩個對象的仿真結果如圖4、圖5所示,圖4顯示的是v11(t),y1(t),u1(t),*通道的總 擾動a1(t)及其估計z13(t),w(t);而圖5顯示的是v21(
t),y2(t),u2(t),第二通道的總擾動a2(t)及其估計z23(t),w(t)。這里
在這三類仿真例 中,所用的控制器是同一個控制器(結構和參數(shù)均相同),這足以說明這種控制器的適應性和魯棒性。這種控制器的zui大特點是,它將系統(tǒng)模型和外擾作用均當作對系統(tǒng)的擾動而自動估計并給于補償。我們與一些部門前后對機械手、發(fā)電機、電爐、液壓機、控調器、噪音控制、磁懸浮等
不同對象,或作數(shù)值仿真實驗,或用計算機和單片機作實際過程控制實驗,均取得了令人滿意的效果。
