自抗扰控制器的建模与仿真分析

赵尔全，孙国法，黄鸣宇，张国巨

(青岛理工大学 信息与控制工程学院，青岛 266525)

伴随着我国社会主义现代化的快速发展，国家经济体制转变加速,工业企业面临着国内外日益增长的竞争压力。在这种大背景下，控制领域要求控制系统的设计精度和控制品质也日益提高。不同时期的学者们从不同的方向为控制理论的发展做着重要的贡献。PID控制器自20世纪二三十年代被提出以来，因其控制器结构简单、操作性强、易于实现、控制效果好、具有良好的鲁棒性等特点，深受学者青睐，在工业中获得普遍的运用，迄今仍占主导地位[1]。但随着科学技术的不断进步，对于控制性能的要求越来越高，高精度控制领域中 PID难以处理复杂控制对象的缺陷逐渐显露出来。现代控制理论产生并涌现出了如最优控制、鲁棒控制、自适应控制等理论成果,大部分的现代控制理论方法均依赖于系统的数学模型，在实际应用中有局限性[2]。1989年韩京清以控制理论是“模型论”还是“控制论”[3]，探讨和思考控制理论的发展趋势。发扬和继承了经典PID控制技术“基于误差消除误差”的思想精髓，吸取现代控制理论的研究成果，提出了“自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control, ADRC)”[4-5]。自抗扰控制的特点在于不依赖受控对象的数学模型，将所有作用于受控对象的不确定因素均视为“总扰动”(内扰跟外部高频噪声干扰)，对作用于受控对象的输入输出信息进行实时的估计和补偿，从而把原来的非线性系统转化成线性的积分串联型。……