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國(guó)越貿(mào)易（上海）有限公司
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杰弗倫控制器：自抗擾控制器及其應(yīng)用
2015-11-23 閱讀(451)
意大利GEFRAN集團(tuán)是世界的工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備制造集團(tuán)公司，其產(chǎn)品應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域。該公司產(chǎn)品均符合CE標(biāo)準(zhǔn)，并已通過ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證。GEFRAN集團(tuán)公司的產(chǎn)品以先進(jìn)科技、高質(zhì)量和高性價(jià)比為特征，得到廣大用戶的認(rèn)可與信賴。
在這個(gè)非線性誤差反饋律中有一個(gè)補(bǔ)償分量,它是自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)模型和外擾實(shí)時(shí)作用并予以補(bǔ)償?shù)姆至俊Ｈ舭严到y(tǒng)的模型作用當(dāng)作系統(tǒng)的內(nèi)擾,那么它同系統(tǒng)的外擾一起,均可作為對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)。這個(gè)補(bǔ)償分量并不區(qū)分內(nèi)擾和外擾,直接檢測(cè)并補(bǔ)償它們的總合作用——對(duì)系統(tǒng)的總擾動(dòng)。由于這個(gè)分量的補(bǔ)償作用,被控對(duì)象實(shí)際上被化成積分器串聯(lián)型而易于構(gòu)造出理想的控制器,這個(gè)補(bǔ)償分量的作用實(shí)質(zhì)上是一種抗擾作用。因此,我們將此控制器稱為“自抗擾控制器”(ADRC)。
自抗擾控制器的應(yīng)用
對(duì)帶有未知擾動(dòng)的不確定對(duì)象
y =f(y,ya,w(t))+b0u
其中,f(x,y,z)及w(t)均未知。圖1所示的“非線性狀態(tài)誤差反饋”(NLSEF)控制方案,其中虛線所框部分為“自抗擾控制器”(ADRC)。
圖1中,TD的作用是安排過渡過程并給出此過程的微分信號(hào);ESO給出對(duì)象狀態(tài)變量的估計(jì)z1(t)、z2(t),以及系統(tǒng)擾動(dòng)的實(shí)時(shí)作用量a(t)=f(y(t),ya(t),
w(t))的估計(jì)z3(t),而z3(t)/b0的反饋將起補(bǔ)償擾動(dòng)的作用。這是一個(gè)具有自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)擾動(dòng)的反饋結(jié)構(gòu)。實(shí)際上,這個(gè)結(jié)構(gòu)中控制量被分成兩部分,即
u(t)=u0(t)-z3(t)/b0 (2)
其中,-z3(t)/b0是補(bǔ)償擾動(dòng)的分量,而u0(t)是用狀態(tài)誤差E1、E2的非線性反饋來控制積分器 串聯(lián)型的分量。用控制律(2)進(jìn)行控制稱為用b0u來實(shí)現(xiàn)自抗擾控制。
時(shí)變系統(tǒng)的控制
設(shè)有如下時(shí)變系統(tǒng)
y¨ =f(y,ya,w(t))+b(t)u (3)
其中,f,w,b均為不確定函數(shù),b2>b(t)>b1>0。取b(t)變化范圍內(nèi)的某一中間值b0,則(3)式可改寫成
y¨ =f(y,ya,w(t))+(b(t)-b0)u+b0u (4)
可以將(b(t)-b0)u(t)當(dāng)作新的擾動(dòng)項(xiàng)。實(shí)際上,擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的輸出z3(t),當(dāng)û(b(t)-b0)û不甚大時(shí)能較好地估計(jì)出實(shí)時(shí)作用量
a(t)=f(y(t),ya(t),w(t))+(b(t)-b0)u(t)(5)
從而能用b0u來實(shí)現(xiàn)自抗擾控制,即用z3(t)/b0來實(shí)現(xiàn)a(t)的補(bǔ)償。
例1
這兩個(gè)對(duì)象的仿真結(jié)果如圖2、圖3所示,圖中顯示了安排的過渡過程v1(t),實(shí)際過程 y(t),控制量u(t),總擾動(dòng)a(t)及其估計(jì)z3(t)和外擾w(t)。其中總擾動(dòng)分別為
杰弗倫控制器：自抗擾控制器及其應(yīng)用
多變量系統(tǒng)解耦控制：
以雙輸入雙輸出系統(tǒng)為例來說明解耦控制方法。設(shè)有被控對(duì)象
這兩個(gè)對(duì)象的仿真結(jié)果如圖4、圖5所示,圖4顯示的是v11(t),y1(t),u1(t),*通道的總 擾動(dòng)a1(t)及其估計(jì)z13(t),w(t);而圖5顯示的是v21(
t),y2(t),u2(t),第二通道的總擾動(dòng)a2(t)及其估計(jì)z23(t),w(t)。這里
在這三類仿真例 中,所用的控制器是同一個(gè)控制器(結(jié)構(gòu)和參數(shù)均相同),這足以說明這種控制器的適應(yīng)性和魯棒性。這種控制器的zui大特點(diǎn)是,它將系統(tǒng)模型和外擾作用均當(dāng)作對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)而自動(dòng)估計(jì)并給于補(bǔ)償。我們與一些部門前后對(duì)機(jī)械手、發(fā)電機(jī)、電爐、液壓機(jī)、控調(diào)器、噪音控制、磁懸浮等
不同對(duì)象,或作數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn),或用計(jì)算機(jī)和單片機(jī)作實(shí)際過程控制實(shí)驗(yàn),均取得了令人滿意的效果。
