[发明专利]一种自适应自抗扰控制方法、装置及设备

说明书

本申请公开了一种自适应自抗扰控制方法，包括：将被控对象的参数改变量输入至控制器增益补偿器以计算获取控制器增益补偿量；并将控制系统的控制器增益初始值与控制器增益补偿量的和作为补偿后的控制器增益；将控制系统的输出信号和总控制量和补偿后的控制器增益输入至扩展状态观测器，并根据扩展状态观测器输出的总扰动估计值、PD控制器输出的PD控制量、以及补偿后的控制器增益计算总控制量，以便利用补偿后的控制器增益对被控对象进行自抗扰控制。本申请根据被控对象的参数改变量对控制器增益进行了补偿，有效改善了控制性能，扩展了适用范围。本申请还公开了一种自适应自抗扰控制装置与设备，同样具有上述有益效果。

技术领域

本申请涉及自抗扰控制技术领域，特别涉及一种自适应自抗扰控制方法、装置及设备。

背景技术

自抗扰控制(Auto/Active Disturbances Rejection Controller，ADRC)是自上世纪九十年代发展起来的一种非线性控制算法，致力于解决一些复杂非线性系统特别是时滞系统的控制问题。

尽管在非线性系统控制方面，传统的自抗扰控制算法已经取得了优于PID等方法的控制效果，但是经研究发现，自抗扰控制算法的控制性能对被控对象的系统参数(例如被控对象的稳态增益和时滞时间)较为敏感。因此，被控对象的系统参数的变化将严重影响到传统自抗扰控制方法的控制效果。

为此，如何设计一种自适应自抗扰控制方法，以便有效改善对系统参数变化的时滞系统的控制效果，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种自适应自抗扰控制方法、装置及设备，以便有效地改善对系统参数变化的时滞系统的控制效果。

为解决上述技术问题，本申请提供一种自适应自抗扰控制方法，包括：

将控制系统的输入信号输入至跟踪微分器以计算获取所述输入信号的跟踪信号和微分信号；

将被控对象的参数改变量输入至控制器增益补偿器以计算获取控制器增益补偿量；并将所述控制系统的控制器增益初始值与所述控制器增益补偿量的和作为补偿后的控制器增益；

将所述控制系统的输出信号和总控制量和所述补偿后的控制器增益输入至扩展状态观测器，以计算获取第一状态估计值和第二状态估计值和总扰动估计值；

计算所述跟踪信号与所述第一状态估计值的差值作为跟踪误差信号；计算所述微分信号与所述第二状态估计值的差值作为微分误差信号；将所述跟踪误差信号和所述微分误差信号输入至PD控制器以计算获取PD控制量；

根据所述PD控制量和所述总扰动估计值和所述补偿后的控制器增益计算所述总控制量；并将所述总控制量输出至被控对象，以便对所述被控对象进行控制。

可选地，所述跟踪微分器的表达式为：

其中，fhan为最速控制综合函数；v(t)为所述输入信号；v₁(k)为v(t)的跟踪信号；v₂(k)为v(t)的微分信号；T₁为所述跟踪微分器的积分步长；r₁为所述跟踪微分器的速度因子；h₁为所述跟踪微分器的滤波因子。

可选地，所述被控对象的参数改变量包括被控对象增益改变量和时滞时间改变量；所述控制器增益补偿器的表达式为：

Δb₀＝α(ΔK·τ+Δτ·K+ΔK·Δτ)；

其中，Δb₀为所述控制器增益补偿量；α为增益补偿系数；ΔK为所述被控对象增益改变量；K为被控对象增益初始值；Δτ为所述时滞时间改变量；τ为时滞时间初始值。

可选地，所述扩展状态观测器的表达式为：