自抗扰控制原理概要

1、自抗扰控制原理概述高志强Dec. 15, 2014Lecture 2, TUT, Dec 2014“得其环中，以应无穷”第二讲：自抗扰控原理概述 PID与状态空间方法的重新组合 1）韩氏型；2）内扰的概念；3）误差反馈（无积分） 关键部分：1）过渡过程；2）非线性反馈；3）总扰动的估计；4）仿真研究平台。 意义 控制观：对本质问题的不同理解 模型观：三种建模（数学、数据、复合） 反馈观：狭义与广义；所谓“前馈” 抗扰性：效果与程度；主动与被动 自抗扰性：出奇制胜What is ADRC? (J. Han, 2009)韩氏型韩京清, 1979内扰的概念模型与信息 （1989）概念性的飞跃：如何控

2、制一个变化过程自抗扰控制的提出（1998）内扰概念的提出（1999）自抗扰性！（1999）自抗扰自抗扰 出奇制胜 出奇：改变了出牌规则；新范式 制胜：简单、实用、深刻 范式的更新换代：哥白尼革命 以前控制器围着对象转 现在对象围着控制器转自抗扰自抗扰控制的一些功能与概念 反馈系统的标准型：韩式型 摆脱模型论：内扰的概念 总扰动估计：扩张状态观测器 控制律：线性或非线性反馈 合理安排过渡过程（小误差原理） 分析：时域；频域 应用：非线性，时变，多入多出，大范围的不确定性 实现：数字，模拟，参数化（小带宽原理）自抗扰：怎么解释扰动的观测?12201xxxuyx1221xxxfuyx0uufUnce

3、rtainNonlinearTime VaryingComplexFixedLinearTime InvariantSimple( , , , )yf y y w tu12111232213331()()()zzg zyzzgzyuzgzy 33( , ),zxf y y w tf自抗扰 Simulink sample programs can be downloaded at /index.php?option=com_content&view=article&id=60&Itemid=75控制观钱学森，1954模型观韩京清

4、 1989控制科学的问题 模型论：机理问题 - 模型/建模问题 控制问题 - 数学问题 - 寻优 错位 控制论：信号与信息问题 思考方式不同在那里？机理-信号-关系 Black/Nyquist, 1920sFeedback as waves韩京清 1989：一言而终控制系统的根本问题 不能只看为建模、分析与寻优问题 是信号（系统）与信息（“过程”）问题！ 需要新的思考方式、新的模型观模型观 What is model? Why do we model? Science: to know what it is Engineering: to make it what it should be I

5、f our aim is to change it, what kind of process model is needed anyway?If model is so important, why is there an endless search for “model-free” control?- need a better understanding of model! Modeling: the 3rd “major approach”Modeling: the 3rd “major approach” “the a priori form”: a chain of integr

6、ators To be estimated in real time: anything beyond A hybrid mathematical-signal model! （数学-数据符合模型）( , , , ) yf y y w tbuModeling: the 3rd “major approach” 标称数学模型（Han Canonical Form） 实时的数据提取：ESO Han 950 yu12111232213331()()()zzg zyzzgzyuzgzy 323112 ( ,) ,zxzxzxf y y w t不同的数据提取方法 SPC (Ancient China)

7、Isochronous Governor (Poncelet, 1829) Two-channel Principle (Petrov, 1950s) UIO/DAC (C.D. Johnson, 70s) DOB (80s) ESO (95) POB (00s) Different Disturbance Observers: from real time data to disturbance estimationThe concept of rejector自抗扰的模型观 数学-数据复合模型 控制设计的理想模型：积分器串联型 平衡：ESO负担与系统动态建模 抗扰：扰动信息（数据）的提取 内扰与外扰的同一性反馈观反馈原理 H. Black, 1927正-反；前-后。瓦特原理广义反馈：指南车原理前馈控制原理前馈控制原理抗扰性抗扰性抗扰性抗扰性 可行性：