基于频域分析的自抗扰控制器参数自整定研究

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自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)技术是在继承和发扬经典控制理论不依赖系统的数学模型的思想精髓的基础上,吸收现代控制理论在分析系统结构性质方面的成就提出的一种新型实用技术。自抗扰控制具有结构简单、适用范围广、鲁棒性强等许多优点,成为控制领域内学者们的研究热点,并在化工过程、机械系统、电力系统和现代武器系统等领域得到了一定的应用。然而目前自抗扰控制器参数整定困难、缺乏一定的指导原则,给自抗扰控制在工程上的应用带来很大限制。本文主要针对实际过程中的常见典型环节,利用频域的方法来分析和设计自抗扰控制器,并进行参数整定,有利于自抗扰控制在工程中的推广应用。本论文的研究工作主要包括以下三个方面:  (1)针对一阶惯性加滞后对象设计了线性自抗扰控制器,在频域内对控制系统进行分析和设计,基于给定的增益裕度和相位裕度,采用继电反馈的方法对自抗扰控制器进行参数自整定,简单实用,仿真结果证明了该方法的有效性。  (2)针对一阶惯性时滞不稳定对象设计了线性自抗扰控制器,根据增益裕度与相位裕度的定义加入寻优的过程给出了线性 ADRC参数的自整定公式。与传统的PI控制相比,线性ADRC在保证系统稳定性的同时大幅度降低了系统的超调,表现出更好的动态性能。  (3)采用BP神经网络对线性ADRC参数与一阶时滞不稳定对象的参数和稳定裕度之间的函数关系进行了拟合,仿真结果证明了BP神经网络拟合的有效性,进而可以直接调用训练好的神经网络对线性 ADRC进行参数整定,具有一定的工程实践意义。
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