[發明專利]一種自抗擾控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710680479.1
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107272421B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 高健;劉亞超;陳新;陳云;湯暉;張昱;楊志軍;賀云波;張凱
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了一種自抗擾控制系統，包括采取預報補償措施的跟蹤微分器TD?T、微分器、擴張狀態觀測器ESO和非線性誤差反饋控制律NLSEF，微分器不包括采取預報補償措施的微分器，其中：TD?T的輸入端與原始信號輸出單元連接，輸出端與NLSEF的第一輸入端連接，用于接收原始信號，并從原始信號提取出跟蹤信號；微分器的輸入端與原始信號輸出單元連接，輸出端與NLSEF的第二輸入端連接，用于接收原始信號，并從原始信號提取出微分信號。本申請的自抗擾控制系統對跟蹤信號進行相位補償的同時還保證了微分信號的品質，從而進一步提高了自抗擾控制器的控制性能。本發明還提供了一種自抗擾控制方法，與上述系統具有相同的有益效果。

技術領域

本發明涉及自動控制技術領域，特別是涉及一種自抗擾控制系統。本發明還涉及一種自抗擾控制方法。

背景技術

ADRC(Auto/Active?Disturbance?Rejection?Control，自抗擾控制)技術是于上世紀九十年代提出的一種非線性控制方法，它是非線性PID(Proportion?IntegrationDifferentiation，比例積分微分)技術的新發展。標準自抗擾控制器由TD(TrackingDifferentiator，跟蹤微分器)、ESO(Extended?State?Observer，擴張狀態觀測器)以及NLSEF(Nonlinear?State?Error?Feed-back，非線性誤差反饋控制律)三部分組成，其中，TD接收原始信號，并從原始信號中提取跟蹤信號和微分信號。

然而，標準自抗擾控制系統中TD提取的跟蹤信號存在相位延遲現象，現有技術中通常采用預報的方式來解決這一問題，但采用預報補償措施的同時會使得TD提取的微分信號品質變差。工程實踐證明原始信號的微分信號品質與自抗擾控制系統的性能有關，微分信號品質越好，自抗擾控制系統的性能越好。可見，現有的預報補償措施影響了自抗擾控制系統的控制效果。

因此，如何提供一種解決上述技術問題的方案是本領域技術人員目前需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種自抗擾控制系統，改善微分信號品質，提高控制性能；本發明的另一目的是提供一種自抗擾控制方法，控制效果較好。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種自抗擾控制系統，包括采取預報補償措施的跟蹤微分器TD-T、微分器、擴張狀態觀測器ESO和非線性誤差反饋控制律NLSEF，所述微分器不包括采取預報補償措施的微分器，其中：

所述TD-T的輸入端與原始信號輸出單元連接，輸出端與所述NLSEF的第一輸入端連接，用于接收原始信號，并從所述原始信號提取出跟蹤信號；

所述微分器的輸入端與所述原始信號輸出單元連接，輸出端與所述NLSEF的第二輸入端連接，用于接收所述原始信號，并從所述原始信號提取出微分信號；

所述NLSEF的第三輸入端與所述ESO連接，所述NLSEF的輸出端分別與控制對象和所述ESO連接，用于接收所述跟蹤信號、所述微分信號以及所述ESO輸出的擾動估計值，并進行非線性組合，分別輸出控制量至所述控制對象和所述ESO。

優選地，所述TD-T的濾波因子h₁與積分步長T₁的取值關系滿足：h₁＝n₁T₁，預報步長n₂的取值范圍滿足2～2n₁，其中，所述n₁為正整數。

優選地，所述微分器為未采取預報補償措施的跟蹤微分器TD-D。

優選地，所述TD-D的濾波因子h₂與積分步長T₂的取值關系滿足：h₂＝n₁T₂，預報步長的取值為1。

優選地，所述微分器為采用正交混頻方法的微分器。