發(fā)布時(shí)間：2018-04-19 07:01

  本文選題：分布參數(shù)系統(tǒng) + 自抗擾控制��； 參考：《北京化工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：自抗擾控制是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型控制算法,它能將系統(tǒng)中的不確定性和擾動(dòng)視作整體干擾進(jìn)行估計(jì)。整體干擾即“總擾動(dòng)”,是自抗擾控制思想的核心,最早是由韓京清教授提出,這樣設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)把系統(tǒng)內(nèi)部和外部所有的不確定性和擾動(dòng)綜合考慮并整體觀測(cè)和補(bǔ)償,以解決系統(tǒng)的抗擾問(wèn)題。自抗擾控制算法不依賴(lài)于對(duì)象模型的參數(shù)和模型形式,是一種可適用于嚴(yán)酷環(huán)境和復(fù)雜對(duì)象的控制算法。隨著后來(lái)高志強(qiáng)提出的“帶寬”的思想,參數(shù)較多的經(jīng)典自抗擾控制器被簡(jiǎn)單線性化,改進(jìn)的線性自抗擾控制器的算法在眾多領(lǐng)域顯得簡(jiǎn)單實(shí)用,得到了很多學(xué)者的充分研究和運(yùn)用。分布參數(shù)系統(tǒng)是一類(lèi)在自然界中的廣泛存在的系統(tǒng),它幾乎隨處可見(jiàn),因此針對(duì)分布參數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)是一個(gè)很有現(xiàn)實(shí)意義的課題�？墒欠植紖�(shù)系統(tǒng)比集中參數(shù)系統(tǒng)更復(fù)雜,存在各種不確定的因素,例如不確定的干擾、參數(shù)攝動(dòng)等。所有的這些不可預(yù)見(jiàn)并消除的干擾都有可能對(duì)系統(tǒng)的整體性能造成很大的影響,而傳統(tǒng)的控制算法往往不能滿(mǎn)足較高的控制需求或者實(shí)現(xiàn)較好的控制效果。本文嘗試將分布參數(shù)系統(tǒng)的控制問(wèn)題轉(zhuǎn)換為抗擾問(wèn)題進(jìn)行解決。論文主要研究?jī)?nèi)容如下：1.本文針對(duì)一類(lèi)線性的分布參數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行研究,這類(lèi)分布參數(shù)系統(tǒng)均可以通過(guò)一階偏微分方程組的通式進(jìn)行描述。本文針對(duì)這類(lèi)系統(tǒng)所包含的模型復(fù)雜性和輸入輸出中伴隨的不確定性以及不可測(cè)量的擾動(dòng)等問(wèn)題,主要研究這類(lèi)分布參數(shù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制問(wèn)題。為克服各種干擾對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)影響考慮將分布參數(shù)系統(tǒng)的邊界控制問(wèn)題簡(jiǎn)化為抗擾問(wèn)題,進(jìn)而設(shè)計(jì)自抗擾控制器。2.本文擴(kuò)充了狀態(tài)觀測(cè)器的階數(shù)來(lái)進(jìn)一步估計(jì)總擾動(dòng),并基于此構(gòu)造高階擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器。這樣設(shè)計(jì)的目的是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)“總擾動(dòng)”的更加精確的估計(jì)并實(shí)現(xiàn)更好的補(bǔ)償消除,盡可能的克服“總擾動(dòng)”對(duì)系統(tǒng)性能的影響。這樣設(shè)計(jì)的觀測(cè)器跟蹤精度高,狀態(tài)估計(jì)更準(zhǔn)確,且保留了控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。仿真實(shí)驗(yàn)涉及兩個(gè)分布參數(shù)系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)中將改良后的自抗擾控制器與相關(guān)文獻(xiàn)中設(shè)計(jì)的PI控制器的進(jìn)行控制性能比較,改進(jìn)的自抗擾控制器表現(xiàn)出很好的控制效果。3.本文基于前人的工作,從免疫PID可以增強(qiáng)PID的控制效果得到啟發(fā)。將免疫控制可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)自整定思想應(yīng)用于自抗擾的主控制器,具體來(lái)講是在自抗擾控制器中的NLSEF部分加入免疫因子,通過(guò)生物免疫的機(jī)理實(shí)現(xiàn)自抗擾主控制器中的控制參數(shù)的自整定。這樣設(shè)計(jì)的免疫自抗擾控制器,可以利用免疫的自適應(yīng)更好的輔助自抗擾控制器,使其發(fā)揮更好的控制及觀測(cè)效果。仿真實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了免疫自抗擾控制器對(duì)于擾動(dòng)的抗擾性和自適應(yīng)性。
[Abstract]:Active disturbance rejection control (ADRC) is a new control algorithm developed in recent years. It can estimate the uncertainties and disturbances of the system as a whole.The whole disturbance, that is, "total disturbance", is the core of the idea of ADRC. It was first put forward by Professor Han Jingqing. The purpose of this design is to take into account all the uncertainties and disturbances both inside and outside the system, and to observe and compensate for them as a whole.To solve the problem of system immunity.The ADRC algorithm is not dependent on the parameters and model form of the object model. It is a control algorithm suitable for harsh environments and complex objects.With the idea of "bandwidth" put forward by Gao Zhiqiang later, the classical ADRC with more parameters is simply linearized, and the improved algorithm of linear ADRC is simple and practical in many fields.It has been fully studied and applied by many scholars.Distributed parameter system is a kind of widely existing system in nature, it is almost everywhere, so the controller design for distributed parameter system is of great practical significance.But the distributed parameter system is more complex than the centralized parameter system, and there are various uncertain factors, such as uncertain disturbance, parameter perturbation and so on.All these unpredictable and eliminated disturbances may have a great impact on the overall performance of the system, but the traditional control algorithms often can not meet the higher control requirements or achieve better control effect.This paper attempts to transform the control problem of distributed parameter system into a disturbance rejection problem.The main contents of this paper are as follows: 1: 1.In this paper, we study a class of linear distributed parameter systems, which can be described by the general expressions of the first order partial differential equations.In this paper, the dynamic control problem of the distributed parameter system is studied, which includes the complexity of the model, the uncertainty associated with the input and output, and the unmeasurable disturbance.In order to overcome the dynamic effects of various disturbances on the system, the boundary control problem of distributed parameter systems is simplified as a disturbance rejection problem, and an active disturbance rejection controller .2is designed.In this paper, the order of the state observer is extended to further estimate the total disturbance, and based on this, the higher order extended state observer is constructed.The purpose of this design is to achieve more accurate estimation of "total disturbance" and to achieve better compensation and elimination, and to overcome the influence of "total disturbance" on system performance as much as possible.The designed observer has high tracking accuracy, more accurate state estimation, and retains the advantages of simple controller structure.The simulation experiment involves two distributed parameter systems. In the experiment, the improved ADRC is compared with the Pi controller designed in related literature. The improved ADRC has a good control effect.In this paper, based on the previous work, the immune PID can enhance the control effect of PID.The idea of parameter self-tuning can be applied to the main controller of ADRC, specifically, the immune factor is added to the NLSEF part of the ADRC.The self-tuning of the control parameters in the active disturbance rejection controller is realized by the mechanism of biological immunity.The immune ADRC designed in this paper can make use of the immune adaptive and better auxiliary ADRC to make it play a better control and observation effect.The simulation results show that the immune ADRC is robust and adaptive to disturbances.
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP273

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 恩毅;潘德惠;;分布參數(shù)系統(tǒng)的控初始狀態(tài)存在的必要條件[J];河北機(jī)電學(xué)院學(xué)報(bào);1986年02期

2 曾憲文,高桂革,顧幸生;基于小波分析的分布參數(shù)系統(tǒng)最優(yōu)邊界控制的逼近算法[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(bào);2002年S1期

3 周璇,喻壽益;分布參數(shù)系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)的最佳測(cè)量位置[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年01期

4 張?bào)闳?高存臣;;不確定時(shí)滯分布參數(shù)系統(tǒng)的振動(dòng)性[J];南京信息工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年03期

5 恩毅;潘德惠;;分布參數(shù)系統(tǒng)可控初始狀態(tài)存在的必要條件[J];控制與決策;1988年04期

6 徐正光,李曉丹,曹長(zhǎng)修;時(shí)變分布參數(shù)系統(tǒng)的參數(shù)估計(jì)[J];控制與決策;1991年01期

7 吳惕華;分布參數(shù)工業(yè)系統(tǒng)控制（第一講）[J];化工自動(dòng)化及儀表;1994年06期

8 王一平;一類(lèi)分布參數(shù)系統(tǒng)性質(zhì)的判定[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);1997年02期

9 楊建輝,鄧立虎,劉永清;廣義分布參數(shù)系統(tǒng)的初值問(wèn)題(英文)[J];控制理論與應(yīng)用;1999年06期

10 H.Gorecki ,S.Fuska ,張永光;分布參數(shù)系統(tǒng)的最優(yōu)控制[J];國(guó)外自動(dòng)化;1980年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 葛照強(qiáng);;廣義分布參數(shù)系統(tǒng)研究的進(jìn)展與展望[A];第二十屆中國(guó)控制會(huì)議論文集（下）[C];2001年

2 徐永健;潘日芳;;分布參數(shù)系統(tǒng)處理的一種新方法[A];第三屆全國(guó)控制與決策系統(tǒng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1991年

3 趙文榮;侯學(xué)章;朱廣田;;關(guān)于雙線性分布參數(shù)系統(tǒng)的一類(lèi)最優(yōu)控制[A];1994年中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];1994年

4 檀國(guó)節(jié);;應(yīng)用塊脈沖函數(shù)辨識(shí)時(shí)變分布參數(shù)系統(tǒng)[A];1994年中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];1994年

5 周獻(xiàn)中;李鴻志;楊成梧;;拋物型分布參數(shù)系統(tǒng)的可辨識(shí)性[A];1995年中國(guó)控制會(huì)議論文集（上）[C];1995年

6 顧幸生;蔣慰孫;;分布參數(shù)系統(tǒng)的逼近可控性與可觀性研究[A];1997中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1997年

7 歐陽(yáng)亮;;關(guān)于分布參數(shù)系統(tǒng)的一類(lèi)新控制問(wèn)題[A];1995年中國(guó)控制會(huì)議論文集（上）[C];1995年

8 周獻(xiàn)中;楊成梧;鄒云;;基于廣義正交多項(xiàng)式展開(kāi)的一類(lèi)拋物型分布參數(shù)系統(tǒng)參數(shù)的可辨識(shí)性[A];1995中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1995年

9 鐘平;宋文忠;孫慶鴻;;聲場(chǎng)干涉分布參數(shù)系統(tǒng)的研究[A];1995年中國(guó)控制會(huì)議論文集（上）[C];1995年

10 孫冀;李朝輝;潘德惠;;一類(lèi)非線性分布參數(shù)系統(tǒng)的辨識(shí)問(wèn)題[A];1997中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1997年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 徐再花;不確定雙曲型分布參數(shù)系統(tǒng)控制分析與設(shè)計(jì)[D];山東大學(xué);2016年

2 蘆璐;分布參數(shù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)邊界反饋控制與鎮(zhèn)定[D];北京理工大學(xué);2016年

3 江正仙;基于無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的分布參數(shù)系統(tǒng)的估計(jì)與控制[D];江南大學(xué);2016年

4 柳合龍;具有脈沖效應(yīng)分布參數(shù)系統(tǒng)及應(yīng)用研究[D];北京信息控制研究所;2006年

5 彭滔;分布參數(shù)系統(tǒng)的確定學(xué)習(xí)理論及其應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2011年

6 崔寶同;時(shí)滯分布參數(shù)系統(tǒng)的振動(dòng)、穩(wěn)定與控制[D];華南理工大學(xué);2003年

7 艾嶺;分布參數(shù)系統(tǒng)模型預(yù)測(cè)控制研究及應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

8 竇磊;分布參數(shù)系統(tǒng)若干近似計(jì)算方法應(yīng)用研究[D];南京理工大學(xué);2006年

9 白乙拉;非光滑分布參數(shù)系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)及其應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2006年

10 穆文英;基于傳感器/執(zhí)行器的分布參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定、濾波與控制[D];江南大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 謝飛進(jìn);具脈沖時(shí)滯拋物型分布參數(shù)系統(tǒng)的指數(shù)鎮(zhèn)定[D];湖南師范大學(xué);2012年

2 劉朋飛;管式催化反應(yīng)分布參數(shù)過(guò)程建模與控制仿真研究[D];太原科技大學(xué);2015年

3 王佳妮;兩類(lèi)分布參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[D];渤海大學(xué);2016年

4 肖靜;一類(lèi)分布參數(shù)系統(tǒng)的自抗擾控制[D];北京化工大學(xué);2016年

5 鄭迪;分布參數(shù)系統(tǒng)的非線性時(shí)空分離建模和預(yù)測(cè)控制策略研究[D];華中科技大學(xué);2009年

6 林英;多時(shí)滯分布參數(shù)系統(tǒng)的滑模控制與穩(wěn)定性[D];中國(guó)海洋大學(xué);2011年

7 李謙;拋物線型分布參數(shù)系統(tǒng)的狀態(tài)重構(gòu)與點(diǎn)控制[D];上海交通大學(xué);2010年

8 張?bào)闳?不確定時(shí)滯分布參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定和變結(jié)構(gòu)控制[D];中國(guó)海洋大學(xué);2010年

9 趙林;幾類(lèi)時(shí)滯不確定分布參數(shù)系統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2011年

10 曹悅彬;大型立式淬火爐溫度分布參數(shù)系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)研究[D];中南大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：1772061