1、自抗擾控制技術簡介PID控制及其優勢和缺陷自抗擾控制技術簡介 PID控制器在工業過程控制中占據的主導地位是絕無僅有的。目前，PID控制器在運動控制、航天控制及其他過程控制的應用中，仍然占據95%以上。PID控制G.J.Silvs, A.Datta,S.P.Bhattacharyya. New results on Automatic Control, 2002,47(2):241-252.從上文中可以看出，在紙漿和造紙工業中，PI控制器的應用甚至超過了98%。PID控制傳統PID控制的結構如下圖：PID控制PID控制的優缺點優勢： “不用被控對象的精確模型，只用控制目標與對象實際行為的誤差來產

2、生消除此誤差的控制策略的過程控制思想，是PID留給人類的寶貴思想遺產，是PID控制技術的精髓?！币舱且驗檫@個原因，PID控制才能在控制工程實踐中得到廣泛有效的應用。靠控制目標于實際行為之間的靠控制目標于實際行為之間的誤差來確定消除誤差的策略。誤差來確定消除誤差的策略。PID控制的優缺點缺陷：直接以e=v-y的方式產生原始誤差?？刂颇繕藇是有可能產生突變的，而對象輸出y一定是連續的，用連續的緩變的變量追蹤可能跳變的變量本身就是不合理的。產生e的微分信號沒有太好的辦法。線性組合不一定是最好的組合方式。誤差信號e的積分反饋的引入有很多負作用。誤差的取法誤差的取法由誤差由誤差e e提取提取de/de

3、/dtdt的辦法的辦法“加權和加權和”策略不一定最好。策略不一定最好?？朔ID“缺陷”的具體辦法自抗擾控制技術簡介克服PID“缺陷”的具體辦法 (1)安排合適的“過渡過程”； (2)合理提取“微分“跟蹤微分器； (3)探討合適的組合方法一“非線性 組合”； (4)探討“擾動估計辦法一“擴張狀 態觀測器”。什么是自抗擾控制技術自抗擾控制技術簡介什么是自抗擾控制技術 自抗擾控制器（Auto/Active Disturbances Rejection Controller，ADRC）技術，是發揚PID控制技術的精髓并吸取現代控制理論的成就，運用計算機仿真實驗結果的歸納和總結和綜合中探索而來的，是不

4、依賴被控對象精確模型的、能夠替代PID控制技術的、新型實用數字控制技術。自抗擾控制技術的提出者自抗擾控制技術簡介 韓京清，朝鮮族, 1937生，系統與控制專家，中國科學院數學與系統科學研究院系統科學研究所研究員、博士生導師,長期從事控制理論與應用研究工作，是我國控制理論和應用早期開拓者之一。 韓京清先生于1998年正式提出自抗擾控制這一思想。在這個思想提出之后，國內外許多研究者都圍繞著“自抗擾控制”展開實際工程應用的研究。同時，自抗擾控制的理論分析的研究也在不斷的深入。自抗擾控制技術的特點和優點自抗擾控制技術簡介自抗擾控制技術的特點和優點自抗擾控制器采用“觀測補償”的方法來處理控制系統中的非線

5、性與不確定性，同時配合非線性的反饋方式，提高控制器的動態性能。自抗擾控制器算法簡單、易于實現、精度高、速度快、抗擾能力強。統一處理確定系統和不確定系統的控制問題；擾動抑制不需外擾模型或者外擾是否觀測；控制算法不需辨識控制對象；統一處理非線性和線性系統；可以進行時滯系統控制；解耦控制只要考慮靜態耦合，不用考慮動態耦合等。 自抗擾控制器是一種新型非線性控制器，這種控制器基于非線性PID控制器發展而來，結合了經典PID控制不依賴于對象精確模型的優點及現代控制理論完善的控制系統分析方法，并解決了經典PID控制快速性與超調之間的矛盾以及現代控制理論依賴于控制對象模型的局限，因此具有非常廣闊的應用前景。自

6、抗擾控制器由跟蹤微分器、擴張狀態觀測器和非線性反饋控制規律三部分組成，它具有不依賴于被控對象精確模型、動靜態性能良好、抗擾動能力強等優點。自抗擾控制器的基本結構自抗擾控制技術簡介ADRC的組成非線性跟蹤微分器擴張狀態觀測器非線性誤差反饋控制律ADRC結構框圖TD跟蹤微分器最常用的形式為TDfhan(z11,z12,r,h)為如下定義的非線性函數ESO設有未知外擾動的不確定對象上式中 f(x,x,x(n-1),t)為未知函數，w(t)為未知外擾，u為控制量，ESO的形式如下：NLSEF根據fal函數的特點和現場運行經驗適當地選擇非線性因子，將極大地改變控制效果，使比例、微分各自發揮出各自的功效。

7、自抗擾控制技術的應用自抗擾控制技術簡介自抗擾控制技術的應用 自抗擾控制技術提出多年以來，在國內外已經得到了大量的應用。在美國，NASA空間飛行器太陽能發電穩定裝置；飛機噴氣發動機控制采用了自抗擾控制技術。在日本，自抗擾控制技術也應用于高精度位移控制、溫度控制。在國內，電力系統、化工系統、精密機械加工、軍工系統等領域里也成功應用了自抗擾控制技術。小 節 自抗擾控制器是對PID的改進，省去了積分環節，增加了ESO以實現對系統內部模型攝動和外部擾動的實時估計，并采用非線性誤差狀態反饋策略，保留了PID控制的優點，克服了其控制精度低的缺陷。在國內，大多數成果仍處于仿真或簡單的實體實驗階段，并且集中低階系統模型的應用，對高階系統自抗擾控制器的階數確定，高階ESO的穩定性證明，控制參數的整定于優化等方面還缺乏深入的研究。參考文獻1馬幼捷,劉增高,周雪松,等.自抗擾控制器的原理解析J.天津理工大學學報，2008,24(4):27-30.2韓京清.從PID技術