自适应模糊自抗扰控制器的研究与设计
自抗扰控制器参数的整定及应用
图 ２电机１ 匠 速． 负载转矩突然变化时系轨迹为圆形 ， 负载转矩 的变化 对输 出转速基本无影响， 定子三相电流的畸变小 ， 说明控制系统的 低速ｌ 生 能 很 好。
式中， ｖ（ ｔ ） 是输入信号， ｈ 称为步长， ｖ 用于跟踪 ｖ（ ｔ ） ， Ｖ ２ 是ｖ 图３ 为负载转矩为５ Ｎ・ ｍ， 在ｔ ＝０ ． ５ ｓ 时电机转速由１ ２ ０ ０ ｒ ／ ａｉ ｒ ｎ 变 的微分， ｒ 。 称 为 快 慢 因 子。 引进 参 数ｈ ， 可知 ６ ＝ ｈ ｒ ， ｈ 称 为滤 波 因 为１ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ ， 在ｔ ＝ １ ． Ｏ ｓ 时， 又变为６ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ 时的永磁同步电机控制 其中（ ａ ）图是定 子磁 链 轨 迹 ，（ ｂ ） 图是 永磁 电机 转 子， 它是 决定 噪 声滤 波 效 应 的 参数 。 ｒ 。 增大， 信 号 跟踪 效果 好。 ｈ 增 系统 仿 真 波 形 。
杂的控制对象。 传统的永磁电动机转速Ｐ Ｉ 调节器中的扰动是负载转 ４ ． 仿真结果 及其分析 矩， 但是， 一组 Ｐ Ｉ 参 数 只能对 特 定 的系统模 型 进行 较好 的 调节 ， 并不 本文使用了永磁电动机Ｆ ＹＴ ２ ６ ０ ０ ， 额定电压Ｕ ＝ ３ ８ ０ Ｖ， 额定功 能 适 应 永磁 同步 电动 机运 行 的各 个工况 。自 抗 扰 控制 器 （ ＡＤ Ｒ Ｃ ） 不 率Ｐ ＝ ２ ． ６ ＫＷ。 永磁变频电机的低频调速性能是该类电机的主要考 图２ 为 电机 转 速ｎ ＝ １ ０ ０ ｒ ／ ａｉ ｒ ｎ 时， 在ｔ ＝ ０ ． ５ ｓ 时， 负 载转 矩 依 赖 于 系统 的精 确 模 型 。 所以， 本 文 将 自抗 扰 控制 器 参数 的整 定方 核 指 标 之一。
２ ． １ Ｔ Ｄ 中参数的选取原则
自适应控制的方法
自适应控制的方法自适应控制是一种用于调节系统行为以适应外部变化的控制方法。
它能够根据系统当前状态和外部环境的变化自动调整控制参数，以保持系统性能在可接受的范围内。
在工业控制、汽车控制、航空航天等领域都有广泛的应用。
自适应控制的基本原理是根据反馈信号对系统进行实时调整，以便让系统可以适应外部环境的变化。
它是一种闭环控制方法，即通过不断地观测系统的输出，并与期望的输出进行比较，然后对控制参数进行调整，以确保系统达到期望的性能。
相比于传统的固定参数控制方法，自适应控制可以更好地适应系统和环境的变化，使得系统更加稳定和可靠。
自适应控制的方法有很多种类，其中最常见的包括模型参考自适应控制、自抗扰控制、模糊自适应控制和神经网络自适应控制等。
这些方法各有特点，但基本原理基本相同，即通过观测系统的输出和环境的变化，对控制参数进行动态调整，以保持系统的稳定性和性能。
模型参考自适应控制是一种基于系统模型的控制方法，它通过对系统模型的估计，来实时调整控制参数。
它可以适应系统的非线性和时变特性，对于一些复杂的控制系统来说是比较有效的。
自抗扰控制是一种抑制外部扰动对系统影响的控制方法，它通过观测和预测扰动，来进行实时调整控制参数，以抵消外部扰动对系统的影响。
模糊自适应控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，它通过对系统的模糊化处理，来实现对控制参数的自适应调整。
它可以适应系统的复杂性和不确定性，对于一些复杂的非线性系统来说是比较有效的。
神经网络自适应控制是一种基于神经网络的控制方法，它通过对系统的学习和记忆，来进行实时调整控制参数，使系统可以适应外部环境的变化。
它可以适应系统的非线性和时变特性，对于一些复杂的控制系统来说是比较有效的。
自适应控制方法的选择，取决于系统的特性和需要达到的性能，不同的方法都有其适用的范围和条件。
在现实应用中，还可以根据系统的具体情况，结合多种方法来实现自适应控制，以获得更好的效果。
在实际应用中，自适应控制可以提高系统的鲁棒性和稳定性，对于一些复杂、非线性、时变的系统来说，尤其有着重要的意义。
线性自抗扰控制器的稳定性研究
线性自抗扰控制器的稳定性研究核心主题：本篇文章主要研究了线性自抗扰控制器的稳定性问题，旨在提高控制系统的性能和鲁棒性。
问题陈述：在复杂的工业过程中，由于外部干扰和系统非线性因素的影响，控制系统的稳定性经常受到挑战。
为了解决这个问题，本文研究了线性自抗扰控制器的稳定性，并针对一类非线性系统进行了分析。
研究方法论：本文采用理论分析和仿真研究的方法，首先建立了一类非线性系统的数学模型，并采用线性自抗扰控制器进行控制。
然后，通过数值模拟和实验验证，对控制器的稳定性和性能进行了评估和分析。
研究结果：经过大量的数值模拟和实验验证，本文发现所设计的线性自抗扰控制器能够有效地抑制外部干扰和系统非线性因素的影响，从而提高了控制系统的稳定性和鲁棒性。
该控制器还具有响应速度快、能耗低等优点，具有较高的实际应用价值。
讨论：本文研究的线性自抗扰控制器具有广泛的应用前景，尤其适用于复杂系统和不确定性较大的场景。
然而，对于不同类型和规模的工业过程，控制器的参数和结构可能需要进行相应的调整和优化。
未来的研究方向可以包括拓展该控制器的应用范围、优化控制算法以提高性能等方面。
本文对线性自抗扰控制器的稳定性进行了深入研究，通过理论分析和实验验证，验证了该控制器在提高控制系统性能和鲁棒性方面的有效性。
因此，该研究对工业过程控制领域具有一定的参考价值，并呼吁对该领域进行更深入的研究和应用探索。
随着工业控制的不断发展，对控制精度和稳定性的要求也越来越高。
二阶系统作为一类常见的控制系统，其线性自抗扰控制器的设计与优化成为了研究热点。
本文将围绕二阶系统线性自抗扰控制器频带特性与参数配置进行研究，旨在提高控制系统的性能和鲁棒性。
在过去的几十年中，针对二阶系统线性自抗扰控制器的设计问题，已经有许多研究工作取得了显著的成果。
其中，研究者们主要了控制器的频带宽度和衰减率等特性，并针对不同的二阶系统结构进行了分析。
然而，仍存在一些问题有待进一步探讨。
例如，如何权衡控制器的频带特性和鲁棒性，以及如何优化控制器的参数配置以实现更好的控制效果，这些问题仍然没有得到完全解决。
单轴稳定平台的自抗扰控制器设计
电气传动2023年第53卷第12期ELECTRIC DRIVE 2023Vol.53No.12摘要：制导火箭弹中，常采用永磁同步电动机（PMSM ）直驱稳定平台的控制方式实现稳定平台的解旋控制。
自抗扰控制器（ADRC ）算法中的扩张状态观测器（ESO ）不依赖于控制系统的精确模型，能够实时估计载体转速和一些不确定的扰动。
依据自抗扰控制技术，设计了单轴稳定平台的ADRC ，对控制器优化处理，并进行了Matlab 仿真以及实验验证。
结果表明，该系统具有较强抗干扰能力及较高的控制品质。
关键词：永磁同步电动机；单轴稳定平台；自抗扰控制器；仿真中图分类号：TP273文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd25096Design of ADRC Based on Single -axis Stable PlatformLIU Erhao ，WANG Junqing ，QIAO Lili（Xi ’an Shuoyuan Optoelectronic Technology Co.，Ltd.，Xi ’an 710000，Shaanxi ，China ）Abstract:Permanent magnet synchronous motor （PMSM ）driving stable platform directly is often used in guided rockets to realize the decoupling control of stable platform.Due to the extended state observe （ESO ）contained in the active disturbance rejection controller （ADRC ），it can accurately estimate the speed of the rotated carrier and the uncertain disturbances accurately without requiring exact mathematic model of system.Based on active disturbance rejection control technique ，an ADRC for single-axis stable platform was designed ，and optimized the controller.The Matlab simulation and experimental verification show that the system has strong anti-interference ability and high control quality.Key words:permanent magnet synchronous motor （PMSM ）；single-axis stable platform ；active disturbance rejection controller （ADRC ）；simulation作者简介：刘二豪（1987—），男，硕士，工程师，研究方向为高精度机电伺服控制；Email ：单轴稳定平台的自抗扰控制器设计刘二豪，王俊清，乔丽丽（西安硕源光电科技有限公司，陕西西安710000）稳定平台用于隔离载体扰动，精确保持载体动态姿态基准，使平台稳定在惯性空间，并保证平台的设备能够正常工作。
自适应模糊pid控制的plc设计
基于PLC 的自适应模糊-PID 压力控制系统杨云飞（常熟理工学院 信息与控制工程系，江苏 常熟 215500）摘要： 本文在传统PID 控制技术和模糊控制技术的基础上，吸收两者长处，设计了自适应模糊-PID 控制器，并将其应用于压力控制中。
基于S7-200 PLC 的自适应模糊-PID 压力控制系统，以偏差和偏差变化率作为输入，根据被控系统不同工况变化的要求，通过修改PID 控制器的参数来获得满意的动态和静态控制性能。
关键词： 模糊控制 自适应 PID PLC中图分类法： TP273 文献标识码： ASelf-adaptive Fuzzy-PID pressure control system based on PLCYANG Yun-fei(Dept. of Information and Control Engineering ，Chang Shu Institute of Technology ，Chang Shu 215500，china ) Abstract ： The self-adaptive Fuzzy-PID controller is designed based on traditional PID control technology and fuzzy control technology and it is applied to pressure control system. A self-adaptive Fuzzy-PID control system based on S7-200 PLC is carried out. It takes the deviation and the deviation change as input, according to varying performance state varying the parameters of PID controller to get good dynamic and static control quality. Keywords ： Fuzzy control ；adaptive ；PID ；PLC1. 引言常规PID 控制器以其技术成熟在工业控制中得到了广泛的应用，其特点是控制精度高，但鲁棒性差，对非线性、时变参数等系统难以获得满意的控制效果。
模糊自适应控制模型
模糊自适应控制模型模糊自适应控制模型（Fuzzy Adaptive Control Model）是一种基于模糊逻辑和自适应控制理论的控制方法。
它通过模糊逻辑推理来处理复杂的非线性系统，并通过自适应算法对系统参数进行实时调整，以达到良好的控制效果。
在传统的控制方法中，通常需要对系统做出一定的假设和线性化处理，以简化数学模型和控制算法。
但是对于非线性系统来说，这种简化处理会导致控制误差增大，甚至无法完成控制任务。
而模糊自适应控制模型能够有效应对非线性系统的复杂性，并能够在系统工作过程中自适应调整控制策略，以适应系统的变化。
模糊逻辑是一种模糊集合理论的应用，它能够将传统的“对错”二元逻辑推广到“非常不对、不太对、不确定、不太对、非常不对”等连续的模糊集合之间。
在模糊自适应控制模型中，模糊逻辑被用于描述系统输入和输出之间的关系。
通过构建一系列模糊规则，将输入信息转化为输出控制指令，实现对系统的控制。
与传统的PID控制器相比，模糊自适应控制模型具有以下优点：1. 非线性适应能力强：模糊自适应控制模型能够处理复杂的非线性系统，并能够实现对系统的准确控制。
通过模糊规则的灵活组合，能够适应不同的系统工作状态。
2. 自适应能力强：模糊自适应控制模型能够实时调整系统参数，以适应系统的变化。
通过监测系统的输出误差，并根据误差大小进行自适应调整，能够提高系统的鲁棒性和稳定性。
3. 可靠性高：模糊自适应控制模型通过模糊逻辑的推理过程，构建了一系列的控制规则。
这些规则基于系统的历史信息和经验知识，能够提供可靠的控制策略，以应对各种复杂的工作环境。
模糊自适应控制模型的实现过程通常包括以下几个步骤：1. 模糊建模：通过对系统的输入、输出和控制误差进行模糊化处理，构建模糊规则库。
这些规则库描述了输入变量和输出变量之间的模糊关系。
2. 模糊推理：将输入变量和模糊规则库进行匹配，使用模糊推理方法计算出控制输出。
这些输出根据模糊规则库中的权重和置信度进行加权求和，得到最终的输出结果。
自抗扰控制介绍
k
x2
k
1
x2
k
hf
h是采样时间，减小h可以提高跟踪性能，但是也会放大噪声！
21
跟 踪 阶 跃 信 号 ， r=10,h=0.01 1.4
速度曲线 3.5
3 1.2
2.5 1
2
0.8
1.5
0.6
1
0.5 0.4
0
0.2 -0.5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
缺陷：系统进入稳态后就会产生不能令人满意的高频颤振！
因为连续函数的最优函数不再是该函数离散化后的最优函数。
22
改进的算法fhan
u fhan x1, x2, r, h
d rh
d0 hd
y
x1
hx2
a0 d 2 8r y
a
x2
a0
2
d
sign
y
x2
y h
fhan
rsign
r
a d
a,
,
a a
d d
, y d0 , y d0
40
e1 v1 z1, e2 v2 z2
u0 1e1 2e2
u0 u0
1 fal e1,1, 2 fhan e1, e2 , r, h1
fal
e2 ,2 ,
,0
1
1 2
u0 fhan e1, ce2 , r, h1
u
u0
z3 b0
, or,
u
自抗扰控制原理
自抗扰控制原理自抗扰控制原理是一种让电路系统和机械系统抵御外部干扰的理论，由俄国工程师米哈伊尔米哈伊洛夫（Mikhail Mikhalov）在1961年提出。
它被广泛用于对飞行器进行控制以及对复杂过程进行自动控制等方面。
自抗扰控制理论可以有效地抵御外界环境的变化，以减少系统的噪声，消除干扰并维护系统的稳定，从而实现目标的较高精确度。
米哈伊尔米哈伊洛夫提出的自抗扰控制理论是基于现有系统运行情况和性能特征的，可以有效地对系统进行自动控制和调整，使系统具有可靠性、稳定性和高精度性能。
自抗扰控制理论中，参数优化和自适应控制是两种主要的技术原理。
在参数优化技术中，根据被控制系统的性能特征或模型进行参数优化，以期获得最佳的系统控制性能；自适应控制技术则是根据外界环境的变化，自动调整控制参数以维护系统的稳定性和准确性。
自抗扰控制理论在不同的应用场合中，控制系统也有所不同。
一般来说，控制系统由过程回路、传感器、控制器、反馈模块、控制执行器等组成，按照自抗扰控制理论，可以根据系统模型和控制目标，为控制器设计合适的控制策略，以获得更好的控制性能。
由于自抗扰控制理论的出现，在一些复杂的控制系统中，可以有效地避免因外部干扰而启动系统稳定性和准确性的变化。
许多控制系统可以利用自抗扰控制理论，以制定有效的控制策略，实现有效的控制和调节，有效的减少系统的抗扰性，并得到良好的控制效果。
例如，在飞机控制中，利用自抗扰控制原理可以有效地解决飞行器遇到的复杂外部环境及内部机械系统本身存在的外部干扰造成的控制问题，从而实现准确的飞行控制。
此外，自抗扰控制理论也可以应用于生产过程控制、电力系统优化控制、太阳能发电系统控制等，以达到优化控制和稳定操作的目的。
自抗扰控制理论是一种有效的控制系统技术，可以在复杂的环境中保证较高的精确度和稳定性，它的应用可以为复杂系统的控制带来更好的结果。
在未来，自抗扰控制理论仍将持续发展，为越来越多的控制系统提供有效的解决方案，带来更多的抗扰控制的应用前景。
自适应线性自抗扰控制器的设计
自适应线性自抗扰控制器的设计奚静思;刘品宽;丁汉【摘要】自抗扰控制器对于抑制不确定的扰动有良好的效果,但其控制器参数较多且整定困难.为了实现自适应的线性自抗扰控制器,对线性自抗扰控制器的参数整定策略展开了研究.首先,设计了基于观测误差的线性扩张观测器参数自适应整定算法.接着,设计了自抗扰控制器线性反馈环节的参数的自适应整定算法.最后,利用李雅普诺夫方法,证明上述自适应整定算法得到的参数可以保证扩张状态观测器的观测误差和被控系统最终输出误差都收敛至零.实验结果表明:精密气浮运动平台低速工况下,自适应线性自抗扰控制器的参数在0.8s内即可迅速完成整定计算;线性扩张观测器观测误差绝对值小于2 nm;被控精密气浮运动平台的速度波动不大于5%.自适应线性自抗扰控制器实现了控制器参数在线整定,控制器的性能表现满足要求.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2018(026)007【总页数】9页(P1749-1757)【关键词】自抗扰控制;自适应控制;参数整定;直线电机【作者】奚静思;刘品宽;丁汉【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院 ,上海200240;上海交通大学机械与动力工程学院 ,上海200240;上海交通大学机械与动力工程学院 ,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TP394.1;TH691.91 引言针对不确定系统的控制器设计是自动控制研究领域的重要组成部分。
自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Controller， ADRC)抗干扰性能好且控制器结构简单[1-3]，近年来已被广泛研究和应用于诸多领域[4-10]。
其特点是通过扩张状态观测器实时、主动地估计和补偿总的不确定性(或总干扰)，并利用反馈控制器将所有的不确定干扰在系统中整合补偿[11-12]。
然而，传统的自抗扰控制器中包含了很多非线性元件，其参数整定过程十分复杂，成为自抗扰控制算法被广泛应用的主要障碍。
线性自抗扰控制和模糊PID控制在永磁同步电机应用效果对比研究
线性自抗扰控制和模糊 PID控制在永磁同步电机应用效果对比研究摘要采用线性自抗扰控制（二阶LESO+PD）和模糊PID控制策略分别对相同的永磁同步电机进行变速（负载恒定）仿真和变负载(速度恒定)的仿真，对比在不同条件下两种控制算法控制性能的优劣。
通过对比示波器的波形变化，发现LADRC 相对于模糊PID，在实时性这一方面更有优势，稳定过后波动更小，但是线性自抗扰控制算法容易引起超调，并且在参数调节的规律方面没有模糊PID好掌握，两种控制算法各有优劣。
关键词：永磁同步电机；线性自抗扰控制；线性状态观测器；模糊PID控制0引言近年来，随着机器人、新能源汽车和高性能驱动领域的不断发展，永磁同步电机（PMSM）因其低功耗、性能稳定和便于控制等特点走进了人们的视线中，已经在各个领域开始取代电刷式电机。
永磁同步电机的数学模型不是一个线性的系统，并且具有多变量以及强耦合的特性[2]，基于此要在控制上实现精确控制并非易事。
为了实现对永磁同步电机的优良控制，传统的PID控制因为其自身对多变环境适应能力较弱、控制精度低等劣势，很多学者和工程师们在不断地探索控制精度更为精确与抗扰动能力更强的控制算法。
现今的PID已经变得越来越智能化。
目前控制领域研究较为突出的智能PID控制体系由模糊PID、神经网络PID、粒子群模糊PID等构成[3-5]。
中国科学院韩京清研究员在20世纪80年代末提出自抗扰控制器( ADRC)[6]。
但由于ADRC自身需要调节的参数较多，造成难以调节的困难，从而没有在实际工程中得到大规模的应用。
高志强博士在韩京清老师提出的理论基础上，将非线性的自抗扰控制（ADRC）转换成线性自抗扰控制(LADRC)，从而简化了自抗扰控制技术，而抗扰动性能并不比韩京清老师提出的控制算法性能差，在工程应用方面日渐成为热点。
本文根据电机的特性，分别设计了应用到永磁同步电机上的二阶线性自抗扰控制算法和模糊PID控制算法，并在Matlab/Simulink进行了算法模型的搭建。