本文格式为Word版，下载可任意编辑自抗扰算法介绍报告 自抗扰算法（ADRC）介绍报告 自抗扰操纵器自PID操纵器蜕变过来，采取了PID误差反应操纵的核心理念传统PID操纵直接引取输出于参考输入做差作为操纵信号，导致展现响应快速性与超调性的冲突展现自抗扰操纵器主要由三片面组成：跟踪微分器(tracking differentiator)，扩展状态观测器 (extended state observer) 和非线性状态误差反应操纵律(nonlinear state error feedback law)跟踪微分器的作用是安置过渡过程，给出合理的操纵信号，解决了响应速度与超调性之间的冲突扩展状态观测器用来解决模型未知片面和外部未知扰动综合对操纵对象的影响虽然叫做扩展状态观测器，但与普遍的状态观测器不同扩展状态观测器设计了一个扩展的状态量来跟踪模型未知片面和外部未知扰动的影响然后给出操纵量补偿这些扰动将操纵对象变为普遍的积分串联型操纵对象设计扩展状态观测器的目的就是观测扩展出来的状态变量，用来估计未知扰动和操纵对象未建模片面，实现动态系统的反应线性化，将操纵对象变为积分串联型非线性误差反应操纵律给出被控对象的操纵策略。
系统布局框图如图1 图1 过程和扩张状态观测器方程： ?1?x2;x?2?a(t)?u(t);a(t)?f(x1,x2,?,t)x y?x1 z1(k?1)?z1(k)?h*(z2(k)??01*fal(?1,?1,?)) z2(k?1)?z2(k)?h*(z3(k)??02*fal(?2,?2,?)?b0*u(k)) z3(k?1)?z3?h*?03*fal(?1,?2,?)非线性操纵策略方程： e1(k)?v1(k)?z1(k) e2(k)?v2(k)?z2(k) u0(k)?kp*fal(e1(k),?p,?0)?kd*fal(e2(k),?D,?0)?ki*fal(e1,?i,?0) u(k)?u0(k)?z3(k)/b0 二阶微分操纵器： v1(k?1)?v1(k)?h*v2(k) v2(k?1)?v2(k)?h*fhan(v1(k)?v(k),v2(k),r,h) 其中，h为积分步长，r为跟踪算子其中fal函数的曲线如下，近似一个分段线性函数，休止点为?0。
由于操纵信号一般认为是一阶跃，然而阶跃信号对于系统而言，不成能实现跟踪，因此，将阶跃引入操纵器输入端本身就不合理[1]，并且轻易产生超调所以，在ADRC算法中，特意引入了一二阶微分跟踪器来实现将操纵信号平滑的功能，其中，V1能够很快速无超调地跟踪上输入信号，V2可以看成是V1的一个微分信号这样就使得系统只需要跟踪V1信号即可实现对V的快速跟踪 在ADRC算法中，最核心的就是扩张状态观测器它除了可以根据对象的输入，输出来观测出系统的2维状态外，还可以观测出系统所受到的扰动、系统参数的时变性、系统的非线性的对系统的影响，从而将此状态输出送给操纵器的输出，补偿系统中的这些片面通过这种补偿，一个2阶系统就可以等效成一个积分串联环节，这对于操纵器算法的设计就大大便当了Z1为操纵器的x1状态的观测量，也就是y的观测量，Z2为X2的观测量，也就是输出y的微分的观测量 非线性组合是指不再将传统的e，sum(e),de举行线性的组合，而是采取一个非线性的结合，在好多实践过程中，我们察觉，非线性组合比线性的组合要更加优越 在原理的了解根基上，我们举行了算法的仿真 仿真过程对象是一个大滞后纯积分过程。
采样时间为Ts=0.01s e?5s G(s)?s?0.01 图2 图3 图2，图3为采用了ADRC操纵算法后，对象在干扰0.01的噪声影响下的输出输入为单位阶跃且图2是在纯滞后时间为5s的处境下，将ADRC参数调整好之后，把纯滞后时间加大为8s、9s再次举行的仿真结果曲线图可以看出引入了ADRC操纵算法后，系统无论是抗干扰才能，对系统参数变化后的鲁棒性，都是分外良好的图3是在纯滞后时间为10s处境下，减小滞后时间为5s后的仿真结果图 同时在此操纵对象中，我们将ADRC算法与PID操纵算法举行了比较图4为采用了PI操纵算法后的仿真结果图，此时无干扰其中，kp=0.145，ki=0.002，由于在纯滞后系统中，对象的回响有死区，假设KI的值稍大，那么在死区累积过程后，必然会存在分外大的操纵量输出，必然会引起系统的大超调，甚至是震荡因此，我们选了很小的ki参数值，并且此KP,KI参数是根据Z-N整定法得出的，并举行了稍微的调整，通过变更参数，我们察觉此KP,KI参数为一个很不错的操纵器参数。
图4 图5 图6 图5是在图4的仿真根基上引入了幅值为0.01的干扰后系统的响应图图六是也是在图4的仿真根基上，将对象的纯滞后参数改成10s后的仿真结果图可以看出PI操纵器虽然在对此过程对象也能有对比好的操纵效果，但是，系统对于噪声干扰，模型参数变化影响的抑制才能是分外弱的因此，对于此对象，PI操纵器构成的操纵系统的鲁棒性是远远不如ADRC操纵器的 通过比较，我们可以看出ADRC在系统抗干扰，模型参数变化时的操纵性能比传统的PID操纵器有很强的优势 总结：自抗扰由于引入了二阶微分跟踪器，扩张状态观测器，使得高频噪声能够很好的抑制非线性操纵策略对一些负载对象具有很好的应用前景并且，扩张状态观测器能够较好的补偿模型参数的变化，以及扰动量对输出的影响但是，ADRC的一个分外重要的缺点就是参数太多，有13个，相比于传统的PID的 3个参数，系统参数的调理将分外繁杂，在实际使用时，会分外麻烦 在此，我将此次仿真调理参数的一些理解举行阐述03相当于是会接把误差乘以了h*?03后加到了u(t)上,相当于Kp，并且此参数对系统性能影响分外大，假设系统震荡加剧，那么可以首先裁减此参数，然后再调理操纵器的比例增益Kp，b0对于大惯性环节或者大滞后环节很有效，越大的滞后那么需要越大的b0，且b0对于震荡也有确定的抑制作用。
0，?太大，那么ADRC工作性区，非线性操纵器即 为一个线性PID操纵器，假设其太小，那么操纵器的输出轻易震颤，其大小与被控对象和操纵 精度有关 — 7 —。