[实用新型]一种自抗扰控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种自抗扰控制系统。

背景技术

ADRC(Auto/Active Disturbance Rejection Control，自抗扰控制)技术是于上世纪九十年代提出的一种非线性控制方法，它是非线性PID(Proportion Integration Differentiation，比例积分微分)技术的新发展。标准自抗扰控制器由TD(Tracking Differentiator，跟踪微分器)、ESO(Extended State Observer，扩张状态观测器)以及NLSEF(Nonlinear State Error Feed-back，非线性误差反馈控制律)三部分组成，其中，TD接收原始信号，并从原始信号中提取跟踪信号和微分信号。

然而，标准自抗扰控制系统中TD提取的跟踪信号存在相位延迟现象，现有技术中通常采用预报的方式来解决这一问题，但采用预报补偿措施的同时会使得TD提取的微分信号品质变差。工程实践证明原始信号的微分信号品质与自抗扰控制系统的性能有关，微分信号品质越好，自抗扰控制系统的性能越好。可见，现有的预报补偿措施影响了自抗扰控制系统的控制效果。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种自抗扰控制系统，改善微分信号品质，提高控制性能。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种自抗扰控制系统，包括采取预报补偿措施的跟踪微分器TD-T、微分器、扩张状态观测器ESO和非线性误差反馈控制律NLSEF，所述微分器不包括采取预报补偿措施的微分器，其中：

所述TD-T的输入端与原始信号输出单元连接，输出端与所述NLSEF的第一输入端连接，用于接收原始信号，并从所述原始信号提取出跟踪信号；

所述微分器的输入端与所述原始信号输出单元连接，输出端与所述NLSEF的第二输入端连接，用于接收所述原始信号，并从所述原始信号提取出微分信号；

所述NLSEF的第三输入端与所述ESO连接，所述NLSEF的输出端分别与控制对象和所述ESO连接，用于接收所述跟踪信号、所述微分信号以及所述ESO输出的扰动估计值，并进行非线性组合，分别输出控制量至所述控制对象和所述ESO。

优选地，所述TD-T为滤波因子h₁与积分步长T₁的取值关系满足：h₁＝n₁T₁，预报步长n₂的取值范围满足2～2n₁的TD-T，其中，所述n₁为正整数。

优选地，所述微分器为未采取预报补偿措施的跟踪微分器TD-D。

优选地，所述TD-D为滤波因子h₂与积分步长T₂的取值关系满足：h₂＝n₁T₂，预报步长的取值为1的TD-D。

优选地，所述微分器为采用正交混频方法的微分器。

优选地，所述ESO为引用非线性函数的ESO。

本实用新型提供了一种自抗扰控制系统，包括采取预报补偿措施的跟踪微分器TD-T、微分器、扩张状态观测器ESO和非线性误差反馈控制律NLSEF，微分器不包括采取预报补偿措施的微分器，其中：TD-T的输入端与原始信号输出单元连接，输出端与NLSEF的第一输入端连接，用于接收原始信号，并从原始信号提取出跟踪信号；微分器的输入端与原始信号输出单元连接，输出端与NLSEF的第二输入端连接，用于接收原始信号，并从原始信号提取出微分信号；NLSEF的第三输入端与ESO连接，NLSEF的输出端分别与控制对象和ESO连接，用于接收跟踪信号、微分信号以及ESO输出的扰动估计值，并进行非线性组合，分别输出控制量至控制对象和ESO。

可见，本申请的自抗扰控制系统中，采取预报补偿措施的TD-T只输出原始信号的跟踪信号，微分器只输出原始信号的微分信号，然后将这两信号输入到NLSEF中进行后续的控制。因此，输入到NLSEF中的跟踪信号的相位延迟得到了补偿，微分信号的品质也没有变差，也即，本申请对跟踪信号进行相位补偿的同时还保证了微分信号的品质，从而进一步提高了自抗扰控制器的控制性能。

附图说明