自抗扰控制原理概要.

自抗扰控制原理概述高志强Dec.15,2014Lecture2,TUT,Dec2014“得其环中，以应无穷”第二讲：自抗扰控原理概述•PID与状态空间方法的重新组合1）韩氏型；2）内扰的概念；3）误差反馈（无积分）•关键部分：1）过渡过程；2）非线性反馈；3）总扰动的估计；4）仿真研究平台。•意义–控制观：对本质问题的不同理解–模型观：三种建模（数学、数据、复合）–反馈观：狭义与广义；所谓“前馈”–抗扰性：效果与程度；主动与被动–自抗扰性：出奇制胜WhatisADRC?(J.Han,2009)韩氏型韩京清,1979内扰的概念模型与信息（1989）概念性的飞跃：如何控制一个变化过程自抗扰控制的提出（1998）内扰概念的提出（1999）自抗扰性！（1999）自抗扰自抗扰•出奇制胜出奇：改变了出牌规则；新范式制胜：简单、实用、深刻•范式的更新换代：哥白尼革命以前控制器围着对象转现在对象围着控制器转自抗扰自抗扰控制的一些功能与概念•反馈系统的标准型：韩式型•摆脱模型论：内扰的概念•总扰动估计：扩张状态观测器•控制律：线性或非线性反馈•合理安排过渡过程（小误差原理）•分析：时域；频域•应用：非线性，时变，多入多出，大范围的不确定性•实现：数字，模拟，参数化（小带宽原理）自抗扰：怎么解释扰动的观测?12201xxxuyx1221xxxfuyx0ˆuufUncertainNonlinearTimeVaryingComplexFixedLinearTimeInvariantSimple(,,,)yfyywtu12111232213331()()()zzgzyzzgzyuzgzy33(,,)ˆ,zxfyywtf自抗扰•Simulinksampleprogramscanbedownloadedat=com_content&view=article&id=60&Itemid=75控制观钱学森，1954模型观韩京清1989控制科学的问题•模型论：机理问题-模型/建模问题控制问题-数学问题-寻优•错位•控制论：信号与信息问题思考方式不同在那里？机理-信号-关系Black/Nyquist,1920sFeedbackaswaves韩京清1989：一言而终控制系统的根本问题•不能只看为建模、分析与寻优问题•是信号（系统）与信息（“过程”）问题！•需要新的思考方式、新的模型观模型观•Whatismodel?•Whydowemodel?–Science:toknowwhatitis–Engineering:tomakeitwhatitshouldbe•Ifouraimistochangeit,whatkindofprocessmodelisneededanyway?Ifmodelissoimportant,whyisthereanendlesssearchfor“model-free”control?-needabetterunderstandingofmodel!Modeling:the3rd“majorapproach”Modeling:the3rd“majorapproach”•“theaprioriform”:achainofintegrators•Tobeestimatedinrealtime:anythingbeyond•Ahybridmathematical-signalmodel!（数学-数据符合模型）(,,,)yfyywtbuModeling:the3rd“majorapproach”•标称数学模型（HanCanonicalForm）•实时的数据提取：ESOHan[95]0yu12111232213331()()()zzgzyzzgzyuzgzy323112(,),,zxzxzxfyywt不同的数据提取方法•SPC(AncientChina)•IsochronousGovernor(Poncelet,1829)•Two-channelPrinciple(Petrov,1950s)•UIO/DAC(C.D.Johnson,70s)•DOB(80s)•ESO(95)•POB(00s)…DifferentDisturbanceObservers:fromrealtimedatatodisturbanceestimationTheconceptofrejector自抗扰的模型观•数学-数据复合模型•控制设计的理想模型：积分器串联型•平衡：ESO负担与系统动态建模•抗扰：扰动信息（数据）的提取•内扰与外扰的同一性反馈观反馈原理H.Black,1927正-反；前-后。瓦特原理广义反馈：指南车原理前馈控制原理前馈控制原理抗扰性抗扰性抗扰性抗扰性•可行性：可等效于输入端扰动的不确定性•被动抗扰：在误差出现后的补偿•主动抗扰：对产生误差的原因进行干预•自抗扰：主动，自然而然结束语•机会，挑战，责任！•理论研究：分析、验证•技术研究：产品化•应用研究：行业性问题•学习自抗扰：融会贯通