[发明专利]一种改进型自抗扰控制器

摘要

本发明公开了一种改进型自抗扰控制器，所述跟踪微分控制器对输入电流给定信号进行安排过渡，得到光滑过渡信号；将跟踪微分控制器的输出信号与扩张状态观测器的一个输出信号Z₂₁进行比较，得出系统误差e；将系统误差作为新型非线性状态误差反馈控制率的输入信号；将系统的总扰动扩张成一个状态，用新型扩张状态观测器观测总扰动并实时补偿，可以得到被控对象的电流输出i_q。新型自抗扰控制器提升了传统自抗扰控制器的原点周围平滑性，解决了自抗扰控制器的高频颤振问题；通过MATLAB‑Simulink环境下的仿真证明，改进型自抗扰控制器具有较好的快速性、稳定性和鲁棒性等优越性能，具有很高的工程实用价值。

主权项

1.一种改进型自抗扰控制器，其特征在于，包括跟踪微分控制器Tracking Differentiator；扩张状态观测器Extended State Observer；非线性状态误差反馈控制率Nonlinear State Error Feedback；所述跟踪微分控制器对输入电流给定信号进行安排过渡，得到光滑过渡信号；将跟踪微分控制器的输出信号与扩张状态观测器的一个输出信号Z₂₁进行比较，得出系统误差e；将系统误差作为非线性状态误差反馈控制率的输入信号；将系统的总扰动扩张成一个状态，用扩张状态观测器观测总扰动并实时补偿，可以得到被控对象的电流输出i_q；所述跟踪微分控制器的控制函数为：其中：是电流给定值，Z₁₁是的跟踪信号，r₀为非线性因子，h₀为滤波因子；所述跟踪微分控制器中的fhan(v1,v2,r0,h0)是最速控制函数，表达式如下：其中：并且r₀为速度因子，h₀为滤波因子，取h₀＝0.01，跟踪微分控制器TD的输出v₁会在加速度限制下以最快速度跟踪输入信号v(t)，而且r越大，跟踪速度越快，当v₁快速跟踪v(t)时，输出v₂即为输入信号v(t)的微分，滤波因子h₀用于滤除输入信号v(t)的噪声，从而对带有噪声的输入信号实现滤波和微分计算，h₀的值越大滤波效果越明显；所述扩张状态观测器的计算模型是：式中：Z21是电流环电流输出的跟踪值iq’，e1为跟踪误差，Z22是系统总扰动的观测值，β1，β2是观测器的增益系数，α0,α1是非线性因子，选取为0～1之间的数，δ1滤波因子，是newfal(·)函数的线性区间宽度，选取为δ1＝0.01，b0是对补偿系数的估计；所述newfal(·)函数为：