[发明专利]改进的LADRC线性自抗扰控制系统及参数整定方法

说明书

本发明公开一种改进的LADRC线性自抗扰控制系统及参数整定方法，该参数整定方法具有明确的调试规律和物理意义，更能满足现场控制工程师的调试习惯，避免了通过经验整定公式带来的参数意义和调试过程不明确的问题。本发明适用于工业过程控制领域，尤其适用于火电厂、电机、石油化工，冶金钢铁以及汽车自动驾驶等过程控制领域。

技术领域：

本发明属于自动化技术领域，具体涉及一种改进的LADRC线性自抗扰控制系统及参数整定方法。

背景技术：

自抗扰控制技术(active disturbance rejectioncontrol,ADRC)是由韩京清研究员对经典控制论与现代控制论两方面进行不断的探索深思，运用特殊非线性的作用，提出的新型控制技术，详见参考文献[1]。对于非线性系统(参数时变、强耦合、扰动不确定)有很好的控制效果，但由于自抗扰控制器的结构复杂，且需要整定参数多，难度大等问题，高志强教授提出了线性自抗扰控制器(LADRC)简化了控制器的结构，需要调节的参数减少，将调节参数与控制器和观测器的带宽联系在一起，使物理意义更加明确，对非线性和线性系统都有很好的控制效果。

目前对线自抗扰控制中的参数整定需要大量工作根据经验试凑，费时费力，且存在系统输出超调量与响应快速性，抗扰性之间的矛盾的问题，这些矛盾问题包括：

1)控制对象参数难以获得，理论上n阶ADRC控制n阶对象在b₀＝b时能获得理想效果，但被控对象的控制量增益b可能未知且时变，如何寻找一个在b₀≠b时的参数整定方法，一直是一个难点。

2)被控对象可能是n阶，也可能是分布参数对象，是无穷阶，而现场更多采用一阶ADRC或者二阶ADRC，用低阶ADRC控制高阶被控对象，b即使确定也不能用b₀＝b来整定参数b₀，大量仿真表明低阶ADRC的参数b₀要大于高阶对象的控制量增益b。

发明内容：

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种改进的LADRC线性自抗扰控制系统

本发明另一目的是提供一种改进的LADRC线性自抗扰控制系统的参数整定方法。

本发明的技术方案如下：

一种改进的LADRC线性自抗扰控制系统，包括被控对象和自抗扰控制器，所述自抗扰控制器包括跟踪微分器、扩张状态观测器和线性误差反馈控制律；

所述跟踪微分器的输入为v₀，输出为v_i，i＝1，2，...，n；

所述扩张状态观测器的输出为z_i，i＝1，2，...，n，n+1；

所述跟踪微分器的输出v_i，i＝1，2，...，n与扩张状态观测器的输出z_i，i＝1，2，...，n做减法比较后作为所述线性误差反馈控制律的输入e_i，i＝1，2，...，n；

所述线性误差反馈控制律的输出u₀与所述扩张状态观测器的输出z_i，i＝n+1，做减法比较后经1/b₀倍增益，得到中间控制量该中间控制量分两路，一路经b₀倍增益作为所述扩张状态观测器的第一输入信号；另一路经k_b倍增益后作为被控对象的输入u；k_b为控制量增益的细调补偿因子，k_b＝b₀/b；b为被控对象的控制量增益；b₀为控制量增益的粗调补偿因子；

所述被控对象的输出y作为所述扩张状态观测器的第二输入信号。

优选地，所述被控对象，表达式为：