自抗扰控制技术简介

从上文中可以看出，在纸浆和造纸工业中， PI控制器的应用甚至超过了98%。
PID控制
传统PID控制的结构如下图：
PID控制的优缺点
优势：
靠控制目标于实际行为之间的 误差来确定消除误差的策略。
“不用被控对象的精确模型，只用控制 目标与对象实际行为的误差来产生消除此误 差的控制策略的过程控制思想，是PID留给人 类的宝贵思想遗产，是PID控制技术的精髓。” 也正是因为这个原因，PID控制才能在控制工 程实践中得到广泛有效的应用。
自抗扰控制技术简介
自抗扰控制技术简介
PID控制及其优势和缺陷
PID控制
PID控制器在工业过程控 制中占据的主导地位是绝无仅 有的。目前，PID控制器在运 动控制、航天控制及其他过程 控制的应用中，仍然占据95% 以上。
PID控制
G.J.Silvs, A.Datta,S.P.Bhattacharyya. New results on Automatic Control, 2002,47(2):241-252.
自抗扰控制技术简介
自抗扰控制技术的特点和优点
自抗扰控制技术的特点和优点
自抗扰控制器采用“观测＋补偿”的方法来处理 控制系统中的非线性与不确定性，同时配合非线性 的反馈方式，提高控制器的动态性能。
自抗扰控制器算法简单、易于实现、精度高、速 度快、抗扰能力强。 统一处理确定系统和不确定系统的控制问题；扰 动抑制不需外扰模型或者外扰是否观测；控制算法 不需辨识控制对象；统一处理非线性和线性系统； 可以进行时滞系统控制；解耦控制只要考虑静态耦 合，不用考虑动态耦合等。
PID控制的优缺点
缺陷：
直接以e=v-y的方式产生原始误差。控制目标v是 有可能产生突变的，而对象输出y一定是连续的，用 连续的缓变的变量追踪可能跳变的变量本身就是不 合理的。 误差的取法
产生e的微分信号没有太好的办法。 由误差e提取de/dt的办法 线性组合不一定是最好的组合方式。 “加权和”策略不一定最好。 误差信号e的积分反馈的引入有很多负作用。
小 节
自抗扰控制器是对PID的改进，省去了积分环节， 增加了ESO以实现对系统内部模型摄动和外部扰动的 实时估计，并采用非线性误差状态反馈策略，保留 了PID控制的优点，克服了其控制精度低的缺陷。
在国内，大多数成果仍处于仿真或简单的实体实验 阶段，并且集中低阶系统模型的应用，对高阶系统 自抗扰控制器的阶数确定，高阶ESO的稳定性证明， 控制参数的整定于优化等方面还缺乏深入的研究。
自抗扰控制器 （Auto/Active Disturbances Rejection Co ntroller，ADRC）技术，是发扬PID控制技术 的精髓并吸取现代控制理论的成就，运用计 算机仿真实验结果的归纳和总结和综合中探 索而来的，是不依赖被控对象精确模型的、 能够替代PID控制技术的、新型实用数字控制 技术。
参考文献
[1]马幼捷,刘增高,周雪松,等.自抗扰控制器的原理 解析[J].天津理工大学学报，2008,24(4):27-30. [2]韩京清.从PID技术到“自抗扰控制”技术[J].控 制理论与应用,2002,19(4):485-491.
[3] 韩京清 . 自抗扰控制器及其应用 [J]. 控制与决 策,1998,13(1):19-23. [4]黄一 ,薛文超,赵春哲,自抗扰控制纵横谈 [J],系 统科学与数学,2011(9).
自抗扰控制器是一种新型非线性控制器， 这种控制器基于非线性PID控制器发展而来， 结合了经典PID控制不依赖于对象精确模型的 优点及现代控制理论完善的控制系统分析方 法，并解决了经典PID控制快速性与超调之间 的矛盾以及现代控制理论依赖于控制对象模 型的局限，因此具有非常广阔的应用前景。 自抗扰控制器由跟踪微分器、扩张状态观测 器和非线性反馈控制规律三部分组成，它具 有不依赖于被控对象精确模型、动静态性能 良好、抗扰动能力强等优点。
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自抗扰控制器的基本结构
ADRC的组成 非线性跟踪微分器 扩张状态观测器 非线性误差反馈控制律
ADRC结构框图
TD
跟踪微分器最常用的形式为
TD
fhan(z11,z12,r,h)为如下定Biblioteka Baidu的非线性函数
ESO
设有未知外扰动的不确定对象
上式中 f(x,x,…,x(n-1),t)为未知函数，w(t)为未 知外扰，u为控制量，ESO的形式如下：
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克服PID“缺陷”的具体办法
克服PID“缺陷”的具体办法
(1)安排合适的“过渡过程”； (2)合理提取“微分——“跟踪微分器； (3)探讨合适的组合方法一“非线性 组合”； (4)探讨“扰动估计办法一“扩张状 态观测器”。
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什么是自抗扰控制技术
什么是自抗扰控制技术
NLSEF
根据fal函数的特点和现场运行经验适当地选择非线 性因子，将极大地改变控制效果，使比例、微分各 自发挥出各自的功效。
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自抗扰控制技术的应用
自抗扰控制技术的应用
自抗扰控制技术提出多年以来，在国内 外已经得到了大量的应用。在美国，NASA空 间飞行器太阳能发电稳定装置；飞机喷气发 动机控制采用了自抗扰控制技术。在日本， 自抗扰控制技术也应用于高精度位移控制、 温度控制。在国内，电力系统、化工系统、 精密机械加工、军工系统等领域里也成功应 用了自抗扰控制技术。
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自抗扰控制技术的提出者
韩京清，朝鲜族, 1937生，系统与控制 专家，中国科学院数学与系统科学研究院系 统科学研究所研究员、博士生导师,长期从事 控制理论与应用研究工作，是我国控制理论 和应用早期开拓者之一。
韩京清先生于1998年正式提出自抗扰控 制这一思想。在这个思想提出之后，国内外 许多研究者都围绕着“自抗扰控制”展开实 际工程应用的研究。同时，自抗扰控制的理 论分析的研究也在不断的深入。