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一般工业对象的二阶自抗扰控制_要晓梅

一般工业对象的二阶自抗扰控制_要晓梅
一般工业对象的二阶自抗扰控制_要晓梅

收稿日期:2001-09-19

基金项目:国家博士后基金和中科院王宽诚博士后工作奖励基金项目资助

作者简介:要晓梅(1973-),女,河北石家庄人,北京理工大学研究生,主要研究方向为非线性控制、自适应控制、鲁棒控制等。

控制工程

Control Eng ineering of China Sep.2002Vol.9,No.5

2002年9月第9卷第5期

文章编号:1671-7848(2002)05-0059-04

一般工业对象的二阶自抗扰控制

要晓梅1,王庆林1,刘文丽1,刘瑞英2

(11北京理工大学自动控制系,北京 100081;21北京理工大学化工与材料学院,北京 100081)

摘 要:自抗扰控制器(A uto -Disturbance -Reject ion Controller,ADRC)在较广泛的一大类不确定系统和系统中存在强干扰的情况下表现出很强的适应性和鲁棒性。基于A DR C 的控制能力,研究了用二阶ADRC 来控制一般工业对象(一至三阶)的问题。理论分析和数值仿真结果表明,二阶ADRC 不但能够控制存在扰动的一阶和三阶线性、非线性对象,而且控制效果也很理想,充分体现出非线性控制器的优点。另外,二阶A DRC 的参数也容易调整。

关 键 词:自抗扰控制器(ADRC);非线性;不确定系统;鲁棒性;适应性中图分类号:T P 13 文献标识码:A

1 引 言

PID 控制器大量应用于工业过程控制,但它并不能完全适应不同场合下的工况要求。因此几十年来,不少学者对PID 控制器进行了各种改进,如PI -D 控制、I -PD 控制、两自由度PID 控制[1]、自适应PID 控制器、基于Fuzzy 推理的自调整PID 控制器[2]

、基于遗传算法的预测自整定

PID 控制器

[3]

、非线性PID 控制器[4]

等。为了进

一步改善PID 控制器在强干扰及不确定系统中的控制效果,中国科学院韩京清研究员在非线性PID 控制器的基础上,又提出了自抗扰控制的概念[5],使PID 控制得到了发展。该控制器在实际应用中取得了良好的效果,表现出很强的适应性和鲁棒性。

自抗扰控制器(ADRC)是有阶数的,即如果对象为N 阶,就要用N 阶ADRC 来控制(详见参考文献[5]),故目前二阶ADRC 主要应用于二阶对象的控制。本文从应用的角度出发讨论将二阶ADRC 用于控制一般工业对象(三阶以内)的问题:二阶ADRC 能否用于控制一阶和三阶对象、应用时会出现什么问题、这些问题该如何解决是本文要讨论的问题。故本文可视为对文献[5]的一个补充。

文章首先介绍二阶ADRC 的结构,然后分别

讨论二阶ADRC 控制一阶和三阶对象的可能性,第4部分分别给出二阶ADRC 用于控制一阶、三阶系统时的具体调参依据及仿真实例。

从仿真过程和结果可以看出,控制效果很理想,而且调参过程快速简洁,二阶ADRC 表现出很强的适应性和鲁棒性,完全可以用于控制一般工业对象。

2 二阶ADRC 结构

二阶ADRC 的结构(详见参考文献[5])如

图1所示。它可用于控制如下一类比较广泛的不确定对象

:

图1 二阶自抗扰控制器的结构

&x (t )=f (x ,¤x ,w (t))+bu(t )

y =x (t),

(1)

式中,w (t)为扰动。二阶ADRC 的方程为:

TD ¤z1=z2

¤z2=-r0f0(z1-v0,z2/r0)

ESO e=z3-y

¤z3=z4-B01g1(e)

¤z4=z5-B02g2(e)+b0u ¤z5=-B03g3(e)

NLSEF e1=z1-z3

e2=z2-z4

u1=B1f1(e1)+B2f2(e2) u=u1-z5/b0

式中,y为对象输出,u为控制量,v0为输入信号,f0为适当选取的非线性函数;z1,z2为跟踪-微分器的输出[6],z1是安排的过渡过程,z2是该过渡过程的微分信号;g1,g2,g3是适当的非线性函数,使扩张状态观测器的状态变量z3,z4能很好地跟踪对象状态变量,且使z5估计出对象扰动的总和作用量f(x(t),¤

x(t),w(t))[7]。在u的表达式中,-z5/b0起着扰动的/补偿0作用;f1, f2为适当的非线性函数,u1是控制二阶纯积分环节,使输出y跟踪z1的控制量[8]。

在这个控制器中要用到对象的控制输入放大系数b的粗略估计值b0,这是除对象阶数之外要用到的惟一的对象参数,因此可以说:/用b0来实现自抗扰控制0。

3用二阶ADRC控制一阶和三阶对象的可能性

下面,将分别讨论二阶ADRC控制一阶和三阶对象的可能性。

1)一阶线性对象G1(s)=b1/(s+a1)可视为二阶对象:

G2(s)=

b1

(s+a1)

a0

(s+a0)

=

b2

(s+a1)(s+a0)

在一定条件下的近似,即1/a0是一阶惯性环节a0/(s+a0)的时间常数,假设a0较大,则a0/(s +a0)就会相对于b1/(s+a1)很快衰减为0。所以总可以找到一个大于1的a0满足上述假设。故不妨设a0>1(下同,包括讨论三阶对象时的假设a3>1),则b2=b1a0>b1。显然,二阶系统G2可化为式(1)的形式,故可用二阶ADRC控制,但实现二阶ADRC控制的b2要大于原一阶对象G1(s)给出的b1。

2)一般的一阶对象¤x=f(x,w)+b1u,可以看作

¤x1=f(x1,w)+b1x0

¤x0=-a0(x0-u)

,在a0较大时(不妨设a0>1)的近似。

令x2=¤

x1=f(x1,w)+b1x0,则

x0=(x2-f(x1,w))/b1,

&x1=¤x2=5f5x

1

¤x1+5f5w¤w-b1a0 (

x2-f(x1,w)

b1

-u)=

5f

5x1-a0)x2+a0f(x1, w)+

5f

5w¤

w+b2u

式中,b2=b1a0>b1。显然,这个二阶对象可用二阶ADRC来控制。

故直观地看,一阶对象可用二阶ADRC来控制。这时实现二阶自抗扰控制所需的b0(参见本文第2部分,它是对象的控制输入放大系数b2的粗略估计值)应大于原一阶对象给出的b1。

3)三阶惯性环节串联组成的对象

G3(s)=

b3

(s+a1)(s+a2)(s+a3)

=

b3/a3

(s+a1)(s+a2)

a3

(s+a3)

当a3较大时(不妨设a3>1),可近似为G c2=

b c2

(s+a1)(s+a2)

。其中,b c2=b3/a3

4)一般,在三阶对象

&x1=f(x1,¤x1,w)+x3

¤x3=-a3x3+b3u

中,当a3较大时(不妨设a3>1),近似地有x3(t)U

b3

a3

u(t),

从而该对象可近似为二阶系统:

&x1=f(x1,¤x1,w)+b c2u

式中,b c2=b3/a3

故直观地看,只要三阶对象有一个较大负实部稳定振型时就可以近似为二阶对象,也就可以用二阶ADRC来控制。这时实现二阶自抗扰控

#

60

#控制工程第9卷

制所需的b 0应比原对象给出的控制输入放大系数b 3小。此外,虽然在讨论三阶对象时假设对象要有一个时间常数较小的惯性环节,但这并非意味着三阶对象必须满足上述假设条件时,才可由二阶ADRC 来控制。这一点可从本文第4部分的仿真例子中看出。

4 仿真例子

用二阶ADRC 控制二阶对象时,有一套标准参数。即在整定任何二阶控制对象时,均可由该套参数出发。本文作者通过仿真实践,总结出将二阶ADRC 用于控制一阶和三阶对象时的两套较为实用的调参依据,并给出了将这两套调参依据用于加入扰动的一阶和三阶线性、非线性对象的仿真结果。

将二阶ADRC 标准参数直接用于一阶对象控制时,输出y 和控制u 会出现较明显的振荡。这时,可先按照以下方法粗调:将ESO 中的B 02适当调小;并将NLSEF 中的B 2调至0(对非线性对象无此要求)。然后,固定ESO 中的B 01和B 02以及NLSEF 中的B 1和B 2不动,只调整ESO 中的B 03和(或)b 0就可实现对不同的一阶对象的控制。

例1 取ESO 中B 01=100,B 02=20,B 03=915;NLSEF 中B 1=20,B 2=0;b 0=116。加入扰动w (t)=011(sg n(t -10)-sgn(t -15)),幅值为012。用该套参数控制如下对象:

1)¤y =(1-y 2)y +w (t )+u ,仿真结果如图2

所示。

图2 例1对象1的仿真结果

2)G (s )=1/(s +a ),在对象输入即控制端加入扰动w (t )。观察a 可以变化的范围。仿真表明,a 在-6[a [6区间内变动时都很理想。但限于篇幅,不再附图。

将二阶ADRC 标准参数直接用于三阶对象

控制时,对某些对象仍可得到比较满意的控制效果。但为使二阶ADRC 能够更好地控制一般的三阶对象,可先按照以下方法粗调:保持ESO 的所有参数不变;适当调整NLSEF 中的B 1,B 2。然后,将已调整好的上述参数固定,即可通过调整ESO 中的B 03和(或)b 0来实现对不同的三阶对象的控制。

例2 取ESO 中B 01=120,B 02=60,B 03=316;NLSEF 中B 1=015,B 2=415;b 0=015。加入扰动w (t)=011(sgn(t -20)-sgn(t -30)),幅值为012。用该套参数控制如下对象:1)G (s )=b

(s +1)(s +1)(s +a 3)

,在对象输

入即控制端加入扰动w (t ),观察a 3可以变化的

范围。

仿真表明,a 3在1[a 3[100区间内变动时都很理想。对象为a 3=1,b =3的仿真结果如图3所示。

图3 例2对象1的仿真结果

2)G (s)=

b

(s +a 1)(s +a 2)(s +10)

,在对象

输入即控制端加入扰动w (t ),观察对象存在一个和两个不稳定极点时的控制效果。

仿真表明,两种情况下该套参数的控制效果都很理想。对象为a 1=-1,a 2=-1,b =30的仿真结果如图4所示。

3)y ,

=-015y #¤y -¤y -012¤y 2-310(1-&y 2

)

&y +w (t)+310u 。仿真结果如图5所示。

需要指出的是,例1中列举的存在扰动的较广泛的一阶线性、非线性对象,是使用同一个控制器控制的,同样例2中所有加入扰动的三阶对象也是使用同一个控制器控制的。可以看出这两套ADRC 参数都较有效,故可将它们作为二阶ADRC 用于一阶和三阶对象控制时的两套标准参数。

#

61#第5期 要晓梅等:一般工业对象的二阶自抗扰控制

图4 例2对象2

的仿真结果

图5 例2对象3的仿真结果

5 结 语

本文的讨论和仿真结果表明:二阶ADRC 能

够很有效地控制一阶和三阶对象,表现出很强的鲁棒性和适应性;二阶ADRC 在控制线性和非线性对象时都同样有效,充分体现了非线性控制器的优点;ADRC 在控制存在强干扰且不确定(无法建模)系统时尤其有效。

这些都是常规PID 调节器无法比拟的优点。

此外,本文给出了将二阶ADRC 用于控制一阶三阶对象时的调参依据和两套标准参数,则ADRC 的参数也容易调整。

本文在写作过程中得到了中国科学院韩京清研究员、甘作新博士的无私帮助。在此深表感谢!参考文献:

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Edition)[M ].USA:Prentice -Hall International Inc,1997.

[2] 李卓,萧德云,何世忠.基于Fuzzy 推理的自调整

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[3] 杨智,高靖.基于遗传算法的预测自整定PI D 控制

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[4] 韩京清.非线性PID 控制器[J].自动化学报,

1994,20(7):487-490.

[5] 韩京清.自抗扰控制器及其应用[J].控制与决

策,1998,13(1):19-23.[6] 韩京清,袁露林.跟踪-微分器的离散形式[J].系

统科学与数学,1999,(7):268-273.

[7] 韩京清.一类不确定对象的扩张状态观测器[J].

控制与决策,1995,10(1):85-88.

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控制与决策,1995,10(3):221-225.

[9] 杨位钦,谢锡祺.自动控制理论基础[M ].北京:北

京理工大学出版社,1991.

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1991.

[11] 金以慧,王诗宓,王桂增.过程控制的发展与展望

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[12] 王化祥,孙金刚,陈磊.一种新型模糊PID 调节器

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[13] 杨智.工业自整定P ID 调节器关键设计技术综述

[J].化工自动化与仪表,2000,27(2):5-10.

[14] 王伟,张晶涛,柴天佑.PID 参数先进整定方法综

述[J].自动化学报,2000,26(3):347-355.

T wo -order ADRC Control for General Industrial Plants

YA O X iao -mei 1,WANG Qing -lin 1,L I U Wen -li 1,LI U Rui -y ing 2

(11Departm ent of Automatic Control,Beijing University of Technology,Beijing 100081,Ch i na;21College of Chemical and M aterial,Beiji ng University of T echnology,Beiji ng 100081,China)

Abstract:A Auto -Disturbance -Rejection Controller (ADRC)can be used for controlling a broad rang e of uncertain systems in t he presence of strong disturbances,while still ex hibits ex cellent adaptability and robustness.Based o n this idea,the article ad -dresses the problem of the utilization of a tw o -order A DRC fo r gener al plants in industr y (usually within the order of three).T heoretic analysis and simulations show that the tw o -order A DRC not only can be used for controlling linear o r nonlineary of one -order or three -order systems with disturbances,but its performance is very satisfactor y and the advantages of nolinear con -troller.I n addition,the parameters of the two -order A DRC is rather easy.Key words:Auto -Distrubance -Rejection Controller (A DRC);nonlinear;uncertain system;robustness;adaptability

#62#控 制 工 程 第9卷

自抗扰算法介绍报告

自抗扰算法(ADRC )介绍报告 自抗扰控制器自PID 控制器演变过来,采取了PID 误差反馈控制的核心理念。传统PID 控制直接引取输出于参考输入做差作为控制信号,导致出现响应快速性与超调性的矛盾出现。自抗扰控制器主要由三部分组成: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馈控制律(nonlinear state error feedback law)。跟踪微分器的作用是安排过渡过程,给出合理的控制信号,解决了响应速度与超调性之间的矛盾。扩展状态观测器用来解决模型未知部分和外部未知扰动综合对控制对象的影响。虽然叫做扩展状态观测器,但与普通的状态观测器不同。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部分和外部未知扰动的影响。然后给出控制量补偿这些扰动。将控制对象变为普通的积分串联型控制对象。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控制对象未建模部分,实现动态系统的反馈线性化,将控制对象变为积分串联型。非线性误差反馈控制律给出被控对象的控制策略。系统结构框图如图1 图1 过程和扩张状态观测器方程: 1y x =22302220(1)()*(()*(,,)*())z k z k h z k fal b u k βεαδ+=+-+1120111(1)()*(()*(,,))z k z k h z k fal βεαδ+=+-12212;()();()(,,,)x x x a t u t a t f x x t ω==+= 330312(1)**(,,) z k z h fal βεαδ+=-

有机化学_第五版答案(完整版)

《有机化学》(第五版,李景宁主编)习题答案 第一章 3、指出下列各化合物所含官能团的名称。 (1) CH 3CH=CHCH 3 答:碳碳双键 (2) CH 3CH 2Cl 答:卤素(氯) (3) CH 3CHCH 3 OH 答:羟基 (4) CH 3CH 2 C=O 答:羰基 (醛基) H (5) CH 3CCH 3 答:羰基 (酮基) (6) CH 3CH 2COOH 答:羧基 (7) NH 2 答:氨基 (8) CH 3-C ≡C-CH 3 答:碳碳叁键 4、根据电负性数据,用和标明下列键或分子中带部分正电荷和负电荷的原子。 答: 6、下列各化合物哪个有偶极矩?画出其方向 (1)Br 2 (2) CH 2Cl 2 (3)HI (4) CHCl 3 (5)CH 3OH (6)CH 3OCH 3 答:以上化合物中(2)、(3)、(4)、(5)、(6)均有偶极矩 (2) H 2C Cl (3 )I (4 ) Cl 3 (5)H 3C OH (6) H 3C CH 3 7、一种化合物,在燃烧分析中发现含有84%的碳[Ar (C )=12.0]和16的氢[Ar (H )=1.0],这个化合物的分子式可能是

(1)CH 4O (2)C 6H 14O 2 (3)C 7H 16 (4)C 6H 10 (5)C 14H 22 答:根据分析结果,化合物中没有氧元素,因而不可能是化合物(1)和(2); 在化合物(3)、(4)、(5)中根据碳、氢的比例计算(计算略)可判断这个化合物的分子式可能是(3)。 第二章 习题解答 1、用系统命名法命名下列化合物 (1)2,5-二甲基-3-乙基己烷 (3)3,4,4,6-四甲基辛烷 (5)3,3,6,7-四甲基癸烷 (6)4-甲基-3,3-二乙基-5-异丙基辛烷 2、写出下列化合物的构造式和键线式,并用系统命名法命名之。 (3)仅含有伯氢和仲氢的C 5H 12 答:符合条件的构造式为CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3; 键线式为; 命名:戊烷。 3、写出下令化合物的构造简式 (2)由一个丁基和一个异丙基组成的烷烃 (4) 相对分子质量为100,同时含有伯、叔、季碳原子的烷烃 答:该烷烃的分子式为C 7H 16。由此可以推测同时含有伯、叔、季碳原子的烷烃的构造式为(CH 3)3CCH(CH 3)2 (6) 2,2,5-trimethyl-4-propylnonane (2,2,5-三甲基-4-丙基壬烷) CH 3CH 2CH 2CH 2CHCHCH 2CCH 3 CH 3 CH 3CH 3 nC 3H 7

新adrc自抗扰控制技术

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(3)间苯二甲酸 (4)9,12-十八二烯酸 (5) CH3CH2CHCH2CH2COOH 3 CHCOOH HO 2 COOH (6) COOH H3C (7) (8) CH3CH2CH2CHCH2CCH2COOH 33 CH3 2.试以方程式表示乙酸与下列试剂的反应。 (1)乙醇(2)三氯化磷(3)五氯化磷(4)氨 (5)碱石灰热熔 2.解:(1) CH3COOH + C2H5OH H+ CH3COOC2H5 + H2O (2)

CH 3COOH + PCl 3CH 3COCl + H 3PO 3 (3) CH 3COOH + PCl 5 CH 3COCl + POCl 3 + HCl (4) (5) △ CH 3COOH 碱石灰4 3.区别下列各组化合物。 (1) 甲酸、乙酸和乙醛; (2) 乙醇、乙醚和乙酸; (3) 乙酸、草酸、丙二酸; (4) 丙二酸、丁二酸、己二酸 3 解: CH 3COOH + NH 3 CH 3COONH 4 CH 3CONH 2 + H 2O Δ

基于自抗扰控制(ADRC)的无刷直流电机控制与仿真

一、研究意义 1.研究意义 由于无刷直流电机在四旋翼飞行器控制中的关键作用以及在生产实践中日益广泛的应用,设计快速且平稳的控制系统成为首要任务。目前, 基于现代控制理论的高性能异步电机调速方法主要是依靠精确的数学模型加上传统的P ID控制。PID控制实际应用效果较好,但又无法避免对负载变化的适应能力差、抗干扰能力弱和受系统参数变化影响等弱点,而且交流调速系统具有非线性、强耦合、多变量及纯滞后等特性, 很难用精确的数学模型描述, 这就使得基于精确数学模型的传统控制方法面临严重的挑战。另外, 经典P ID控制需要根据运行工况的不同而调节控制器参数, 无刷直流电机又具有数学模型复杂,非线性等特点,这给现场调试增加了难度。 2.国内外研究状况及发展 (1)无刷直流电机基本控制方法 无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成,是一种典型的机电一体化产品。无刷电机是指无电刷和换向器(或集电环)的电机,又称无换向器电机。 直流无刷电动机的电机本身是机电能量转换部分,无刷电机的转子上装有永磁体,定子上是电枢,与有刷电机正好是相反的。它除了电机电枢、永磁励磁两部分外,还带有传感器。电机本身是直流无刷电机的核心,它不仅关系到性能指标、噪声振动、可靠性和使用寿命等,还涉及制造费用及产品成本。由于采用永磁磁场,使直流无刷电机摆脱一般直流电机的传统设计和结构,满足各种应用市场的要求,并向着省铜节材、制造简便的方向发展。 直流无刷驱动器包括电源部及控制部,电源部提供三相电源给电机,控制部则依需求转换输入电源频率。 电源部可以直接以直流电输入(一般为24V)或以交流电输入(110V/220 V),如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器(inverter)转成3相电压来驱动电机。换流器(inverter)一般由6个功率晶体管(V1~V6)分为上臂(V1、V3、V5)/下臂(V2、V4、V6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(inverter)换相的时机。直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制,所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor),做为速度之闭回路控制,同时也做为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。电机驱动电路如图?所示。 图1 无刷直流电机的控制电路

自抗扰控制技术简介

自抗扰控制技术简介 1.自抗扰控制技术概述 1.1 什么是自抗扰控制技术 自抗扰控制器(Auto/Active Disturbances Rejection Controler,ADRC)技术,是发扬PID控制技术的精髓并吸取现代控制理论的成就,运用计算机仿真实验结果的归纳和总结和综合中探索而来的,是不依赖被控对象精确模型的、能够替代PID控制技术的、新型实用数字控制技术。 1.2 自抗扰控制技术的提出者——韩京清 韩京清,朝鲜族, 1937生,系统与控制专家,中国科学院数学与系统科学研究院系统科学研究所研究员、博士生导师,长期从事控制理论与应用研究工作,是我国控制理论和应用早期开拓者之一。 韩京清先生于1998年正式提出自抗扰控制这一思想。在这个思想提出之后,国内外许多研究者都围绕着“自抗扰控制”展开实际工程应用的研究。同时,自抗扰控制的理论分析的研究也在不断的深入。 1.3 自抗扰控制技术的特点和优点 (1)自抗扰控制器采用“观测+补偿”的方法来处理控制系统中的非线性与不确定性,同时配合非线性的反馈方式,提高控制器的动态性能。 (2)自抗扰控制器算法简单、易于实现、精度高、速度快、抗扰能力强。 (3)统一处理确定系统和不确定系统的控制问题;扰动抑制不需外扰模型或者外扰是否观测;控制算法不需辨识控制对象;统一处理非线性和线性系统;可以进行时滞系统控制;解耦控制只要考虑静态耦合,不用考虑动态耦合等。 2.自抗扰控制技术提出的背景

2.1 现代控制理论的缺点和改进 现代控制理论以状态变量描述为基础,以状态反馈实现极点配置来改善全局动态特性的问题。因而,此种控制的主要手段是状态反馈。“这种全局控制方法需要知道关于开环动态特性的先验知识和状态变量的信息,这在许多工程实际中是很不现实的,因为工程实际提供不了有关开环动态特性的多少先念知识,因此这种全局控制方法是很难在实际中得到应用。”这就是现代控制理论的缺点,这也限制了这种控制方法在工程实际中的应用。 事实上,要实现控制目的,不一定要知道系统的开环动态特性。实现控制的主要目的是施加控制力,使目标值与输出值之间的误差衰减下去,因而只需要知道开环动态特性的具体表现量。这就是将状态反馈的理念转换为误差反馈的理念。图(1)、图(2)是这两种控制方式的框图。 图(1)基于状态反馈的全局控制方法 图(2)基于误差反馈的“过程的控制” 2.2 PID控制的优缺点 PID控制的主要优点是:“不用被控对象的精确模型,只用控制目标与对象实际行为的误差来产生消除此误差的控制策略的过程控制思想,是PID留给人类的宝贵思想遗产,是PID控制技术的精髓。”也正是因为这个原因,PID控制才能在控制工程实践中得到广泛有效的应用。

自抗扰控制简介

目录 目录 目录 (1) 1 绪论 (1) 2 问题描述 (1) 3 发展现状 (2) 3.1 非线性跟踪微分器 (2) 3.2 扩张状态观测器 (3) 3.3 自抗扰控制律 (4) 3.4 参数整定问题 (4) 4 未来展望 (15分) (4) 5 结论 (5) 参考文献 (6)

1 绪论 自抗扰控制是韩京清先生以对控制理论的反思为开端提出的以反馈系统的标准型(积分器串联型)为基础,以工程控制的鲁棒性为目标的控制技术[1-5]。其思想是以工业界占主导地位的PID控制为出发点,在改进非线性PID的基础上提出自抗扰的概念,算法简单,在未知强非线性和不确定强扰动的作用下仍能够保持控制精度。在国内,自抗扰控制技术在四旋翼无人机控制[6]、航天器姿态控制[7]、精密车床中快速刀具的伺服控制[8]、电机的励磁控制[9]等方面均有应用案例。在国外,自抗扰控制于2009年通过了运动控制的工业评估[10];2013年,德州仪器开始在全球发布以自抗扰为技术核心的运动控制芯片[11]。可见,自抗扰控制技术具备巨大的潜力与工程应用前景。 2 问题描述 1989年,韩京清先生提出了对控制领域的疑问——模型论还是控制论。模型论“靠系统的数学模型去找控制率”,后者依靠的是系统的“某些响应特征或过程的某些实时信息”。 而“通过误差来消除误差”正是简单的线性PID所蕴含的朴素思想,也是PID能够在工业界获得广泛应用的原因。而以现代控制理论为代表的控制理论虽然在数学上严密可证,然而在实际应用中却较少,因为实际的控制对象总是不可避免地存在未知与不确定性。因此,反思控制理论数学化带来的理论与工业实践的脱节,探索新的控制技术与理论是有必要的。而自抗扰控制技术就是基于以上的问题,以PID为出发点,探索控制技术与理论的新方向。

自抗扰控制技术在微机电换能器中的应用

第30卷第12期2013年12月 控制理论与应用 Control Theory&Applications V ol.30No.12 Dec.2013自抗扰控制技术在微机电换能器中的应用 DOI:10.7641/CTA.2013.31016 董莉莉? (克里夫兰州立大学,俄亥俄州克里夫兰市44115,美国) 摘要:自抗扰技术,作为一门新兴的鲁棒控制技术,能够成功补偿微机电制造上的缺陷以及周围环境的扰动,从而提高微机电传感器和执行器的性能,增加它们的测量及移动精度.本文介绍了自抗扰技术在微机电陀螺仪和静电执行器两大微机电换能器上的应用.通过使用此项控制技术,微机电陀螺仪可精确测量并输出匀速及时变角速度.此外,一种模型辅助自抗扰控制器被首次应用到微执行器上.此模型辅助自抗扰控制器建立在部分模型已知的基础上.它能够在外干扰存在的情况下,把静电执行器的位移范围提高到电容间距的99%.模型辅助自抗扰控制器的抗噪声能力也优于传统的自抗扰控制器.作者用仿真和实验结果向读者展示了自抗扰技术在微机电领域的鲁棒性,有效性和实用性. 关键词:微机电系统;微机电陀螺仪;静电执行器;自抗扰控制;鲁棒性 中图分类号:TP202+.1文献标识码: Application of active disturbance rejection control to micro-electro-mechanism system transducers DONG Li-li? (Cleveland State University,Cleveland,OH44115,USA) Abstract:Active disturbance rejection control(ADRC)is an emerging robust control technology.It improves the performance of micro-electro-mechanism system(MEMS)sensors and actuators and increases their measurement and displacement accuracies through effectively compensating the imperfections in micro-fabrications and environmental vari-ations.The applications of an ADRC to MEMS gyroscopes and electrostatic actuators are introduced in this paper.The ADRC facilitates accurate sensing of both constant and time-varying rotation rates for MEMS gyroscopes.In addition, an alternative ADRC is initially applied to an electro-static actuator.The alternative ADRC is constructed based on par-tially known model information.It drives and stabilizes the displacement output of an electrostatic actuator to99%of full capacitor gap despite of the presence of disturbance.The alternative ADRC also has better noise rejection capability than traditional ADRC.Simulation and experimental results demonstrate the robustness,effectiveness and feasibility of the ADRC in MEMS area. Key words:micro-electro-mechanism system(MEMS);MEMS gyroscope;electro-static actuator;active disturbance rejection control;robustness 1引言(Introduction) 微机电陀螺仪和静电执行器同属于微机电(micro-electro-mechanical system,MEMS)换能器.微机电陀螺仪是角速度和角位移传感器.静电执行器负责将静电信号转换成机械移动.随着微机电制造技术的日新月异,MEMS换能器在近20年来得到了飞速的发展.它们体积小(只有微米或者毫米量级)、重量轻、成本低、耗能少、便于携带,已经被广泛应用到航天系统、军事制导、家用电器和汽车工业中[1]. 微机电陀螺仪的测量精度主要取决于硅片的机械振动.然而微机电制造技术的缺陷会造成微陀螺仪内部驱动机构的错位,驱动和感应部位的非对称,以及质量与中心轴的偏离[2].这些机械系统的缺陷将引起微陀螺系统参数的不确定性,再加上周围环境变化所带来的外扰动,最终会导致测量误差的产生.传统的机械补偿能够减少一部分由于制造缺陷所带来的误差.然而机械补偿不但耗时、成本高,而且很难在一个小如硬币的微陀螺仪上实行.因此,需要一个能够成功消除(或大大减少)机械误差,提高微陀螺测量精度和稳定性的鲁棒控制器进行电补偿. 一个自由度的平板静电执行器(又称作微执行器)由固定和移动电板组成.两个平行电板在电场中充电后会形成电容.当改变电容器的控制电压时,移动电板可离开原始位置,上下移动.然而由于系统本 收稿日期:2013?09?26;收修改稿日期:2013?12?07.?通信作者.E-mail:L.Dong34@https://www.wendangku.net/doc/6a2765257.html,.

基于自抗扰控制器的永磁同步电机矢量控制仿真

基于自抗扰控制技术的永磁同步电机矢量 控制仿真 摘要:文章针对经典的PID控制器应用于永磁同步电机矢量控制的缺点。依据永磁同步在两相同步旋转坐标系下的数学模型,设计了转速控制环的ADRC控制器,结合按转子磁场定向的矢量控制在simulink 中建立了永磁同步电机调速系统仿真模型,对一台隐极式永磁同步电机进行仿真。仿真发现,发现ADRC 作为速度环的控制器能够避免使用PI控制器时出现超调的问题,而且在转矩突变干扰下转速能迅速回到原稳定平衡点。仿真说明使用ADRC控制器代替PI控制器控制永磁同步电机使得系统具有更好的抵抗负载转矩扰动的能力。 关键词:矢量控制;ADRC;抵抗转矩扰动 0引言 交流永磁伺服电机驱动控制策略研究现状电机控制技术是高性能交流永磁伺服电机驱动器的核心,PMSM作为一个典型的非线性复杂控制对象,具有多变量、强耦合、非线性、变参数等特性,在目前来看,常规的电机调速控制方法主要有矢量控制和直接转矩控制策略。矢量控制(Vector Control,VC)也称为磁场定向控制(Held Oriented Control,FOC),其基本思路是:通过坐标变换实现模拟直流电机的控制方法来对永磁同步电机进行控制,实现了电机定子电流转矩分量与励磁分量的解耦。VC的目的是为了改善转矩控制性能,从而使驱动系统具有转矩平滑、调速围宽等特点,是高性能交流伺服驱动系统的主要控制方式。 和VC不同,直接转矩控(Direct Torque Control,DTC)制摒弃了解耦的思想,取消了旋转坐标变换,简单的通过电机定子电压和电流,借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩,并根据与给定值比较所得差值,实现磁链和转矩的直接控制。直接转矩控制可以获得比VC更快的动态响应,在对于动态响应要求高的场合具有独特的优势。但DTC要保证实际力矩与给定一致就需根据误差选择驱动器件的开关状态,同时保证电机磁链能够按预定轨迹运行,在转矩和磁链的滞环比较器进行控制时会产生转矩脉动,这样将大大的影响电机的低速性能和系统的稳定性,使得电机的宽调速围受到严重影响,同时导致位置控制精度降低。 相比之下,VC的电流环能够保证力矩电流迅速跟随实际给定,保证了实际电机力矩需求,同时使得电机的电磁力矩稳定,实际的调速围更宽,甚至能超低速运行;同时电机所有的电磁转矩都由电枢电流产生,通过对位置环的实时控制,可最终使得电机电流构造的电枢

自抗扰技术开题报告1

一、综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义 1.风力发电技术概述及其研究意义 目前随着石化能源的逐渐枯竭以及对环保的日益重视,迫切需要人们开发清洁的再生能源,因此,对可再生能源的开发利用,特别是对风能的开发应用已经受到世界的高度重视。风力资源丰厚,风力发电的潜力很大,但是风能能量密度较低,目前风力发电面临的一个急待解决的问题是风能利用效率的提高。风力机捕获的风能取决于风速、叶片浆距角和风轮转速,通过控制机构调节浆距角和风轮转速,使风力机捕获的风能跟踪最大功率曲线,可以有效地提高风力发电系统的发电效率。20年来风力发电技术领域有了很大的成就,中国从八十年代才开始发展风力发电,但是规模远不及欧美等国,尚处于探索时期,因此,风力发电在中国能源发展中的地位及发展的前景预测这一课题有重大的战略意义和社会意义。 但是风能在利用中存在很多的问题,风能是一种存在很多不确定性的能源,风力发电系统处于自然界中,外部的干扰很多且不易预知和控制,怎样实现风能的最大捕获成为一个我们在现实风力发电时首要考虑的问题。 在现在的风力发电中,我们运用到实际的控制方法有很多,有古典控制理论部分的应用,也有PID控制的应用,且其在控制界曾处于很高的位置,但是PID使用的范围有限制,对线性系统或者能线性化的系统,其控制效果还是很好的,但是由于风能的并不确定因素很多,这样导致PID在风里发电系统中便显示出了很多的缺点。图1所示为传统PID的控制图。 图 1 PID控制结构

从这个框图可以概括出PID控制技术的如下四个方面的缺陷: 第一,误差取法不合理。系统输入信号常常是不光滑、不连续的,而输出信号通常是光滑的,因而导致系统超调或振荡;第二,微分信号的实现需要改进。现场微分信号的实现通常采用差分或超前网络,这种方式对噪声放大作用很大,使微分信号失真而不能使用;第三,误差信号采用的线性组合不一定最合适,这种线性组合不易解决快速性和超调的矛盾;第四,积分反馈的作用主要是消除稳念误差,但它的引入也带来很多副作用,增加了系统的不稳定性以及积分饱和现象的出现。 面对这样的问题,我们也曾提出很多控制方法,比如自适应的应用,鲁棒控制和模糊控制,这些的控制效果也很好,但是由于这些的算法相对比较复杂,有些系统不易建立精确的数学模型,导致这些应用过程中会复杂。这时自抗扰技术的发展就为我们更好的利用风能提供了一个很好的方法。 自抗扰控制理论是我国学者韩京清先生首先提出的一种利用简单非线性部件对非线性系统的状态量及其所受干扰进行检测,进而利用非线性误差反馈规律进行总体补偿的非线性控制策略。其控制结构由跟踪微分器(TD),扩张状态观测器(ESO)和非线性反馈组成,如图2所示。 图 2 自抗扰控制结构 TD用来实现对系统输入信号的快速无超调跟踪,并给出其“广义”微分

自抗扰控制器设计原理

自抗扰控制器设计原理 1非线性跟踪微分器 跟踪微分器(tacking-differentiator, TD)是这样的一个非线性动态环节:对于输入信号v(t),它将在平均收敛和弱收敛意义下,输出信号v(t)及其高阶导数(或广义导数)的光滑逼近。本文采用二阶TD的离散算法,即 其中,h为步长;h 为滤波因子;r为速度因子。 本文设计的气压伺服自抗扰控制器中,TD主要有两个作用:一是在伺服定位控制中利用TD控制过渡过程,降低系统起始误差。根据定位信号和系统所能承受的“能力”,利用TD控制一个合适的过渡过程,使系统的输出跟踪这个控制的过渡过程,就可实现快速而又无超调地跟踪阶跃信号的目的,并且使控制器的鲁棒性和适应性得到较大改善。二是提取输入信号的微分(速度)。作为前馈参与控制,减小控制系统响应的相位滞后。 2 扩张状态观测器 扩张状态观测器是自抗扰控制器的核心,其作用是利用系统输出,估计受未知外扰作用的非线性不确定对象的扩张状态,以实现反馈控制及扰动补偿。 针对式(4),设系统变量:x 1=x,x 2 =x,x 3 =x;系统输出y=x 1 。则系 统状态方程可写为

定义系统总扰动为扩张状态: x 4 =a(t)=f(x,x,x,w(t)) (3) 系统的扩张状态方程为 根据式(4),设计四阶扩张状态观测器,其离散算法如下: 合理配置式(5)参数,使其稳定,则Z 21、Z 22 和Z 23 分别实时跟踪系统 的状态x 1,x 2 和x 3 ,而Z 24 实时跟踪系统的总扰动即扩张状态a(t)。 3 气压伺服系统自抗扰控制器 自抗扰控制器是基于跟踪微分器安排过渡过程,利用扩张状态观测器估计系统状态、模型和外扰,并采用非线性状态误差反馈控制规律的一种非线性控制器,在线性系统理论中,状态反馈控制采用的是系统状

有机化学第五版第十一章-醛和酮-课后习题答案

第十一章 醛和酮习题答案(最新版) 1. 用系统命名法命名下列醛、酮。 O CH 3CH 2 CH(CH 3)2(1) (2) CH 3CH 22CH 3 C 2H 5 CHO H 3C H H CH 2CH 2CHO (3) C C H 3C O H CH 3H 3C (4) CHO OCH 3 (5) COCH 3 3(6) 3 (7) H COCH 3 3 Br (8) OHCCH 2CHCH 2CHO (9) O (10)

解:(1)2-甲基-3-戊酮(2)4-甲基-2-乙基己醛(3)反-4己烯醛(4)Z-3-甲基-2庚烯-5-炔-4-酮(5)3-甲氧基-4-羟基苯甲醛(6)对甲氧基苯乙酮 (7)反-2-甲基环己基甲醛(8)3R-3-溴-2-丁酮 (9)3-甲酰基戊二醛(10)螺[4.5]癸-8-酮 2. 比较下列羰基化合物与HCN加成时的平衡常数K值大小。(1)Ph2CO (2)PhCOCH3(3)Cl3CHO (4)ClCH2CHO (5)PhCHO(6)CH3CHO 解:(1)<(2)<(5)<(6)<(4)<(3) 原因: HCN对羰基加成是亲核加成,能降低羰基碳原子上电子云密度的结构因素将会使K值增大,故K值顺序是:(6)<(4)<(3),而羰基碳原子的空间位阻愈小,则K值增大,故K 值的顺序是:(1)<(2)<(5)<(6) ,综合考虑:则K值顺序是:(1)<(2)<(5)<(6)<(4)<(3)。 6. 完成下列反应式(对于有2种产物的请标明主次产物)。 CHO+H2N (1) (2) HC CH+2CH2O

有机化学-第五版答案完整版

《有机化学》(第五版,李景宁主编)习题答案 第一章 3、指出下列各化合物所含官能团的名称。 (1) CH 3CH=CHCH 3 答:碳碳双键 (2) CH 3CH 2Cl 答:卤素(氯) (3) CH 3CHCH 3 OH 答:羟基 (4) CH 3CH 2 C=O 答:羰基 (醛基) H (5) CH 3CCH 3 O 答:羰基 (酮基) (6) CH 3CH 2COOH 答:羧基 (7) NH 2 答:氨基 (8) CH 3-C ≡C-CH 3 答:碳碳叁键 4、根据电负性数据,用和标明下列键或分子中带部分正电荷和负电荷的原子。 答: 6、下列各化合物哪个有偶极矩?画出其方向 (1)Br 2 (2) CH 2Cl 2 (3)HI (4) CHCl 3 (5)CH 3OH (6)CH 3OCH 3 答:以上化合物中(2)、(3)、(4)、(5)、(6)均有偶极矩 (2) H 2C Cl (3 )I (4 ) Cl 3 (5) H 3C OH (6)H 3C CH 3 7、一种化合物,在燃烧分析中发现含有84%的碳[Ar (C )=12.0]和16的氢[Ar (H )=1.0],这个化合物的分子式可能是 (1)CH 4O (2)C 6H 14O 2 (3)C 7H 16 (4)C 6H 10 (5)C 14H 22 答:根据分析结果,化合物中没有氧元素,因而不可能是化合物(1)和(2); 在化合物(3)、(4)、(5)中根据碳、氢的比例计算(计算略)可判断这个化合物的分子式可能是(3)。

第二章 习题解答 1、用系统命名法命名下列化合物 (1)2,5-二甲基-3-乙基己烷 (3)3,4,4,6-四甲基辛烷 (5)3,3,6,7-四甲基癸烷 (6)4-甲基-3,3-二乙基-5-异丙基辛烷 2、写出下列化合物的构造式和键线式,并用系统命名法命名之。 (3)仅含有伯氢和仲氢的C5H12 答:符合条件的构造式为CH3CH2CH2CH2CH3; 键线式为;命名:戊烷。 3、写出下令化合物的构造简式 (2)由一个丁基和一个异丙基组成的烷烃 (4) 相对分子质量为100,同时含有伯、叔、季碳原子的烷烃 答:该烷烃的分子式为C7H16。由此可以推测同时含有伯、叔、季碳原子的烷烃的构造式为(CH3)3CCH(CH3)2 (6) 2,2,5-trimethyl-4-propylnonane (2,2,5-三甲基-4-丙基壬烷) 8、将下列烷烃按其沸点由高至低排列成序。 (1)2-甲基戊烷(2)正已烷(3)正庚烷(4)十二烷 答:对于饱和烷烃,随着分子量的逐渐增大,分子间的范德华引力增大,沸点升高。支链的存在会阻碍分子间的接近,使分子间的作用力下降,沸点下降。由此可以判断,沸点由高到低的次序为:十二烷>正庚烷>正己烷>2-甲基戊烷。[(4)>(3)>(2)>(1)] 10、根据以下溴代反应事实,推测相对分子质量为72的烷烃异构式的构造简式。答:相对分子质量为72的烷烃的分子式应该是C5H12。溴化产物的种类取决于烷烃分子内氢的种类(指核磁共振概念中的氢),既氢的种类组与溴取代产物数相同。 (1)只含有一种氢的化合物的构造式为(CH3)3CCH3

有机化学第五版习题答案

《有机化学》(第五版,李景宁主编)习题答案 第一章 3、指出下列各化合物所含官能团的名称. (1) CH 3CH =CHC H3 答:碳碳双键 (2) C H3C H2Cl 答:卤素(氯) (3) CH 3CHC H3 OH 答:羟基 (4) CH 3CH 2 C=O 答:羰基 (醛基) H (5) CH 3CCH 3 答:羰基 (酮基) (6) CH 3CH 2COOH 答:羧基 (7) NH 2 答:氨基 (8) CH 3—C ≡C —CH 3 答:碳碳叁键 4、根据电负性数据,用和标明下列键或分子中带部分正电荷和负电荷的原子。 答: 6、下列各化合物哪个有偶极矩?画出其方向 (1)Br 2 (2) C H2Cl 2 (3)HI (4) CHC l3 (5)C H3O H (6)CH 3OCH 3 答:以上化合物中(2)、(3)、(4)、(5)、(6)均有偶极矩 (2) H 2Cl (3 )I (4) Cl 3 (5)H 3C OH (6)H 3C CH 3 7、一种化合物,在燃烧分析中发现含有84%的碳[A r(C )=12。0]和16的氢[Ar (H)=1。0],这个化合物的分子式可能是

(1)CH 4O (2)C 6H 14O2 (3)C7H 16 (4)C 6H 10 (5)C 14H 22 答:根据分析结果,化合物中没有氧元素,因而不可能是化合物(1)和(2); 在化合物(3)、(4)、(5)中根据碳、氢的比例计算(计算略)可判断这个化合物的分子式可能是(3)。 第二章 习题解答 1、用系统命名法命名下列化合物 (1)2,5—二甲基—3-乙基己烷 (3)3,4,4,6—四甲基辛烷 (5)3,3,6,7-四甲基癸烷 (6)4—甲基—3,3-二乙基-5-异丙基辛烷 2、写出下列化合物的构造式和键线式,并用系统命名法命名之。 (3)仅含有伯氢和仲氢的C 5H 12 答:符合条件的构造式为CH 3CH 2CH 2CH 2C H3; 键线式为; 命名:戊烷. 3、写出下令化合物的构造简式 (2)由一个丁基和一个异丙基组成的烷烃 答 (4) 相对分子质量为100,同时含有伯、叔、季碳原子的烷烃 答:该烷烃的分子式为C 7H 16。由此可以推测同时含有伯、叔、季碳原子的烷烃的构造式为(C H3)3CCH(C H3)2 (6) 2,2,5—trim ethyl —4-prop yln onane (2,2,5-三甲基-4—丙基壬烷) CH 3CH 2CH 2CH 2CHCHCH 2CCH 3 CH 3CH 3 CH 3nC 3H 7

一种新型控制方法——自抗扰控制技术及其工程应用综述

DOI : 10.11992/tis.201711029网络出版地址: https://www.wendangku.net/doc/6a2765257.html,/kcms/detail/23.1538.TP.20180413.0941.002.html 一种新型控制方法—自抗扰控制技术及其 工程应用综述 陈增强1,2,刘俊杰1,2,孙明玮1 (1. 南开大学 计算机与控制工程学院,天津 300350; 2. 天津市智能机器人重点实验室,天津 300350) 摘 要:自抗扰控制(active disturbance rejection control ,ADRC)是韩京清研究员于1998年正式提出的一种不依赖被控对象模型的新型实用技术,具有很好的工程应用前景。为了便于理论分析与工程实际应用的推广实现,高志强教授在ADRC 的基础上提出易于参数整定的线性自抗扰控制(LADRC),极大地推动了自抗扰控制理论发展与实际应用。本文简要介绍了自抗扰控制的基本思想及线性自抗扰控制的基本原理,较为系统地阐述了自抗扰控制理论的研究进展,就自抗扰控制在实际工程领域中的应用进行了分类总结,最后给出需要进一步深入研究的方向。 关键词:自抗扰控制;线性自抗扰控制;扩张状态观测器;稳定性分析;工程控制应用 中图分类号:TP273 文献标志码:A 文章编号:1673?4785(2018)06?0865?13 中文引用格式:陈增强, 刘俊杰, 孙明玮. 一种新型控制方法—自抗扰控制技术及其工程应用综述[J]. 智能系统学报, 2018,13(6): 865–877. 英文引用格式:CHEN Zengqiang, LIU Junjie, SUN Mingwei. Overview of a novel control method: active disturbance rejection con-trol technology and its practical applications[J]. CAAI transactions on intelligent systems, 2018, 13(6): 865–877. Overview of a novel control method: active disturbance rejection control technology and its practical applications CHEN Zengqiang 1,2,LIU Junjie 1,2,SUN Mingwei 1 (1. College of Computer and Control Engineering, Nankai University, Tianjin 300350, China; 2. Key Lab of Intelligent Robotics of Tianjin, Tianjin 300350, China) Abstract : The active disturbance rejection control (ADRC) technology, which was proposed by Han Jingqing in 1998,is a novel practical technology independent of the controlled object model, and it has a good application prospect. To fa-cilitate theoretical analysis and practical engineering applications, Professor Gao Zhiqiang proposed a linear active dis-turbance rejection control (LARDC), which is based on the ADRC and greatly improves the development and applica-tion of the ADRC. This paper presents the basic idea of the ADRC and the fundamental principle of the LADRC. Re-search progress on the theoretical analysis for ADRC is systematically described, and practical engineering applications based on ADRC are summarized, and finally, further potential research directions are presented. Keywords : ADRC; linear active disturbance rejection control (LADRC); extended state observer (ESO); stability ana-lysis; engineering control application PID 控制是一种基于误差的反馈控制,其不 依赖被控过程的模型,结构简单且鲁棒性强,至 今仍在工程上占据着主要地位。而针对PID 控制难以处理的复杂控制对象,现代控制理论产生并涌现了如最优控制、鲁棒控制、自适应控制等理论成果,大多数的现代控制理论方法均依赖于系统的数学模型,难以在实际应用中推广。1989年,收稿日期:2017?11?27. 网络出版日期:2018?04?13. 基金项目:国家自然科学基金项目(61573199, 61573197);天津 市自然科学基金项目(14JCYBJC18700). 通信作者:陈增强. E-mail :chenzq@https://www.wendangku.net/doc/6a2765257.html,.第 13 卷第 6 期 智 能 系 统 学 报Vol.13 No.62018 年 12 月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Dec. 2018

有机化学第五版答案完整版1

1. 《有机化学》(第五版,李景宁主编)习题答案 第一章 3、指出下列各化合物所含官能团的名称。 (1) CH 3CH=CHCH 3 答:碳碳双键 (2) CH 3CH 2Cl 答:卤素(氯) (3) CH 3CHCH 3 OH 答:羟基 (4) CH 3CH 2 C=O 答:羰基 (醛基) H (5) CH 3CCH 3 答:羰基 (酮基) (6) CH 3CH 2COOH 答:羧基 (7) NH 2 答:氨基 (8) CH 3-C ≡C-CH 3 答:碳碳叁键 4、根据电负性数据,用和标明下列键或分子中带部分正电荷和负电荷的原子。 答: 6、下列各化合物哪个有偶极矩?画出其方向 (1)Br 2 (2) CH 2Cl 2 (3)HI (4) CHCl 3 (5)CH 3OH (6)CH 3OCH 3 答:以上化合物中(2)、(3)、(4)、(5)、(6)均有偶极矩 (2) H 2C Cl ( 3)I (4 ) Cl 3 (5)H 3C OH (6)H 3C CH 3 7、一种化合物,在燃烧分析中发现含有84%的碳[Ar (C )=12.0]和16的氢[Ar (H )=1.0],这个化合物的分子式可能是

(1)CH 4O (2)C 6H 14O 2 (3)C 7H 16 (4)C 6H 10 (5)C 14H 22 答:根据分析结果,化合物中没有氧元素,因而不可能是化合物(1)和(2); 在化合物(3)、(4)、(5)中根据碳、氢的比例计算(计算略)可判断这个化合物的分子式可能是(3)。 第二章 习题解答 1、用系统命名法命名下列化合物 (1)2,5-二甲基-3-乙基己烷 (3)3,4,4,6-四甲基辛烷 (5)3,3,6,7-四甲基癸烷 (6)4-甲基-3,3-二乙基-5-异丙基辛烷 2、写出下列化合物的构造式和键线式,并用系统命名法命名之。 (3)仅含有伯氢和仲氢的C 5H 12 答:符合条件的构造式为CH 3CH 2CH 2CH 2CH 3; 键线式为; 命名:戊烷。 3、写出下令化合物的构造简式 (2)由一个丁基和一个异丙基组成的烷烃 (4) 相对分子质量为100,同时含有伯、叔、季碳原子的烷烃 答:该烷烃的分子式为C 7H 16。由此可以推测同时含有伯、叔、季碳原子的烷烃的构造式为(CH 3)3CCH(CH 3)2 (6) 2,2,5-trimethyl-4-propylnonane (2,2,5-三甲基-4-丙基壬烷) CH 3CH 2CH 2CH 2CHCHCH 2CCH 3 3 CH 3CH 3 nC 3H 7

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