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自抗扰控制算法(ADRC)是近年提出的一种非线性控制律。它不依赖于被控对象的精确数学模型,能实时估计出对象模型的摄动和不确定外扰,都归结为一个综合扰动量,并采用特殊的非线性反馈结构(LESO)予以观测和动态补偿。ADRC具有实用性强,结构简单,精度高,适应能力好和鲁棒性强等特点。但是经典的ADRC要调整的参数众多,而且参数的选择多半依靠经验,如此众多的参数的确定是一项繁杂的过程,这就阻碍了经典ADRC在实际中的应用。
由于以上原因,有一种线性自抗扰算法LADRC被提出,它既继承了传统ADRC算法的优点,又能够用公式计算出各待调参数的初始值。另外它还可以用Matlab/Simulink中的模块直接搭建。
为了验证LADRC的有效性,本文选取了6个算例,同时用PID、NADRC、LADRC算法进行对比仿真研究,使得三种算法控制效果的差别一目了然。仿真的结果表明:LADRC对传统自抗扰算法的改进是成功的,不仅超调量小、调节时间短、鲁棒性好,而且具有较强的抑制扰动的能力。
本文还用仿真实验研究了LADRC、NADRC控制算法中各个参数变化时,其对控制效果的影响,并得到一些规律:如哪些参数需要先调整。总结出了一套行之有效的调参方法,使得调参工作有重点、不再盲目,有效的简化了整个调参过程。
最后本文将LADRC算法应用于两个工程实例中:粗轧宽度控制系统的电液伺服位置控制系统、飞剪的位置控制系统。仿真实验结果表明LADRC的取得了优于传统控制方法的良好效果。