2019自抗扰控制器ADRC背景分析及发展应用现状ppt课件.ppt

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1、电力电子与电力传动研究所 电力电子与电力传动研究所Institute of Power Electronics&Electrical Drives Institute of Power Electronics&Electrical Drives自抗扰控制器ADRC 背景分析及发展应用现状牛里电力电子与电力传动研究所 电力电子与电力传动研究所Institute of Power Electronics&Electrical Drives Institute of Power Electronics&Electrical Drives内容导航自抗扰控制器原理的起源及背景总结及未来发展趋势自抗扰控制

2、器国内外研究现状自抗扰控制器的结构及实现电力电子与电力传动研究所 电力电子与电力传动研究所Institute of Power Electronics&Electrical Drives Institute of Power Electronics&Electrical Drives自抗扰控制器原理的起源及背景传说指南车发明于公元前2634年，而有记录的是在公元235年。电力电子与电力传动研究所 电力电子与电力传动研究所Institute of Power Electronics&Electrical Drives Institute of Power Electronics&Electric

3、al Drives自抗扰控制器原理的起源及背景1995年韩京清提出了特殊的ESO 来观测外部扰动和系统内部误差扰动。当观测出系统的总体扰动后，就可以采用韩京清提出的ADRC 算法来消除扰动的干扰。韩京清教授的自抗扰控制演变过程电力电子与电力传动研究所 电力电子与电力传动研究所Institute of Power Electronics&Electrical Drives Institute of Power Electronics&Electrical Drives内容导航自抗扰控制器原理的起源及背景总结及未来发展趋势自抗扰控制器国内外研究现状自抗扰控制器的结构及实现电力电子与电力传动研究所

4、电力电子与电力传动研究所Institute of Power Electronics&Electrical Drives Institute of Power Electronics&Electrical Drives自抗扰控制器国内外研究现状ADRC 具有自抗扰能力，对模型参数误差不敏感等优点，但算法复杂，且可调节参数很多，这对ADRC 的应用造成很大的障碍。高志强教授在2003年提出了简化、归一化参数的ADRC 设计思想Scaling and bandwidth-parameterization based controller tuning，为ADRC 的工程应用提供了设计思路。其后，在

5、此基础上逐步形成了线性ADRC 控制算法，并将其应用于多种工业领域中。1.On stability analysis of active disturbance rejection control for nonlinear time-varying plants with unknown dynamics2.A stability study of the active disturbance rejection control problem by a singular perturbation approach3.A practical approach to disturbance d

6、ecoupling controlJ.Control Engineering Practice4.Comparison of the DOB based control,a special kind of PID control and ADRC5.The active disturbance rejection control for a class of MIMO block lower-triangular system电力电子与电力传动研究所 电力电子与电力传动研究所Institute of Power Electronics&Electrical Drives Institute o

7、f Power Electronics&Electrical Drives自抗扰控制器国内外研究现状状态观测器的发展历程传统状态观测器结构当前时刻离散状态观测器结构(current discrete ESO)电力电子与电力传动研究所 电力电子与电力传动研究所Institute of Power Electronics&Electrical Drives Institute of Power Electronics&Electrical DrivesADRC 的应用 目前ADRC 的应用领域广泛。包括纸幅张力控制，硬盘驱动控制，DC-DC 变换器。它也可以解决执行机构的非线性问题，如压电陶瓷执行

8、器的滞环问题。基于ADRC 算法，一些多输入多输出系统可以获得解耦控制，如微型机电系统(micro-electro-mechanical system，和连续搅拌槽式反应器(continuous stirred tank reactor)。ADRC 的应用不只局限于控制领域，他也可以用来执行健康监视和故障诊断等任务。在伺服领域，ADRC 的应用文章大多为位置控制，且采用的控制对象模型如下：电力电子与电力传动研究所 电力电子与电力传动研究所Institute of Power Electronics&Electrical Drives Institute of Power Electronics

9、&Electrical DrivesADRC 的应用 在传统运动控制领域，文献On motion control design and tuning techniques、Motion control design optimization:Problem and solutions 对比了ADRC 与传统PID 等控制算法，并给出了设计和调节思路。在一个直流电机模型中对各个控制算法进行了比较，其结论如下：设计和调节参数对比PIDPID+超前滞后PID+前馈回路成型loop shapingADRC模型独立 是 否 是 否 是设计参数 Null Kn,nNullKn,n,m,n,1,b0,0调节

10、参数 Kp,Ki,KdKp,Ki,Kd,1,2,Kpv,Kiv,Kdv,Kpv,Kiv,Kdvcc不同控制器的设计调节方式对比电力电子与电力传动研究所 电力电子与电力传动研究所Institute of Power Electronics&Electrical Drives Institute of Power Electronics&Electrical DrivesADRC 的应用工业界合作伙伴 项目名称 起始时间 结束时间Invacare 智能控制在医疗电子中的应用 Jun-95 Apr-96Nordson 模糊控制在工业应用温度控制中的应用 Jun-95 Jun-96AlliedSign

11、al ADS 系统中新型控制算法的开发 Jan.96 Sept.96Eveready 模糊控制算法在高速增量运动控制中的应用 Jun-96 Mar-97Eveready/CAMP 高速运动控制系统中优化电机尺寸的设计 Jun-96 Jun-97Black and Decker/CAMP在线噪音/振动分析Jun-96 Dec.97第一阶段Black and Decker/CAMP在线噪音/振动分析Jun-97 Dec.98第二阶段AlliedSignal闭环货车ABS 第一阶段Dec.97 May-98AlliedSignal闭环货车ABS 第二阶段Jun-98 Oct.98Invacare 医

12、疗器械中的智能控制 Jun-98 Dec.98Eveready/LogiSync/CAMP 制造过程自动化应用中的伺服CAD 组件的开发 Jul-98 Mar-00NASA 数字控制技术在空间电源系统中应用的可行性研究 May-99 May-99NASA 电源管理和分配系统的数字控制技术开发 May-99 Dec.2001NASA DSP 硬件和软件的开发 Jul-00 Dec.2001NASA 电源管理和分配系统的高级数字控制解决方案 Jan.2002 Dec.2004与高志强教授课题组早期合作过的工业公司列表电力电子与电力传动研究所 电力电子与电力传动研究所Institute of Power Electronics&Electrical Drives Institute of Power Electronics&Electrical DrivesADRC 的应用 下图为韩京清教授于1997年访美后(Cleveland State University,Gao Zhiqiang)，ADRC 算法在美国的商业化历程