降阶自抗扰控制器参数整定

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:fang200710081202fang
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随着社会经济的不断发展,工业化进程不断推进,传统的PID控制器限于其结构,在工业过程控制中面临着越来越大的挑战。自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)继承了传统PID控制“基于误差从而消除误差”的核心思想,它不依赖于精确的数学模型,将所有的模型不确定性和外部扰动统一视为广义扰动,并利用扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)和反馈控制器对该广义扰动进行实时估计和补偿,因此自抗扰控制具有抗扰能力强,跟踪速度快,鲁棒性强等特点。线性自抗扰控制(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)作为自抗扰控制的“线性版本”,结构相对简单,控制器参数通过观测器带宽和控制器带宽来调节,便于工程应用,因此被大力发展。另外,在实际的生产过程中,由于对象的一些输出信息可以直接获取,因此扩张状态观测器就无需对这些输出信息进行观测,只需对其他输出信息进行估计,这样的扩张状态观测器在结构上被称为降阶扩张状态观测器(Reduced Order Extended State Observer,RESO),采用这种观测器的线性自抗扰控制被称为降阶线性自抗扰控制(Reduced Order Linear Active Disturbance Rejection Control,RLADRC)。相较一般的线性自抗扰控制,降阶线性自抗扰控制结构上更加简单,且控制相位更加超前。由于目前对降阶线性自抗扰控制参数整定的研究较少,本文提出了一种基于二阶降阶线性自抗扰控制器的参数整定方法,推进了降阶线性自抗扰控制的参数整定工作。首先,对降阶线性自抗扰控制的结构和特点进行了一定的研究分析;然后针对一阶惯性加时延对象(First-order Process With Dead-time,FOPDT),通过求解优化问题,得到一种基于抗扰性能及鲁棒性能的二阶降阶线性自抗扰控制器的调参方法;最后针对一阶惯性加时延模型、Benchmark模型以及水轮机负荷频率控制系统进行了一系列的仿真对比实验,验证了本文所提调参方法的有效性和实用性。
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