基于自抗扰控制器和线性误差反馈控制律(ADRC-LSEF)的控制系统simulink建模与仿真

简介: 本课题基于自抗扰控制器(ADRC)和线性误差反馈控制律(LSEF),构建了ADRC-LSEF控制系统,并在MATLAB2022a中进行Simulink建模与仿真。ADRC通过实时估计并补偿未知扰动,结合LSEF的快速误差响应,实现了对复杂系统的高效控制。该方法特别适用于非线性、时变或模型未知的系统,具备优异的动态响应和鲁棒性。仿真结果显示系统性能良好,验证了ADRC-LSEF的有效性。

1.课题概述
基于自抗扰控制器和线性误差反馈控制律(ADRC-LSEF)的控制系统simulink建模与仿真。

2.系统仿真结果

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3.核心程序与模型
版本:MATLAB2022a

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4.系统原理简介
自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Controller, ADRC)结合线性误差反馈控制律(Linear Error Feedback, LSEF)形成ADRC-LSEF控制系统,是一种先进的控制策略,旨在高效抑制系统内外部扰动,提供优异的动态响应和鲁棒性。这种方法特别适用于非线性、时变系统,或系统模型未知、难以精确建模的情况。

4.1 ADRC原理
ADRC的核心理念是将控制问题转化为扰动的主动抑制问题,通过内部模型的构造,实时估计并补偿未知扰动。ADRC通常包括以下几个关键组成部分:

增益调度器:动态调整控制器增益,适应系统参数的变化,增强系统的鲁棒性。
扩张状态观测器:构建一个高阶观测器来估计系统状态和未知扰动,即使在系统模型不完全已知的情况下也能实现。
内部模型:设计一个或几个简单的内部模型来匹配期望的扰动动态特性,进而通过观测器估计和抵消实际扰动。
4.2 线性误差反馈控制律(LSEF)
线性误差反馈控制律基于误差信号(设定值与实际值之差)进行控制,是最基本的控制策略之一,公式形式简单明了:

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4.3 ADRC-LSEF融合系统
将ADRC与线性误差反馈控制律融合,可以在不完全依赖系统模型的情况下,通过观测器估计系统状态和扰动,同时利用线性误差反馈快速响应误差变化,实现对系统精确控制。

   ADRC-LSEF控制系统通过ADRC的扰动观测和补偿能力,以及LSEF的快速误差响应特性,共同作用于复杂控制问题,特别是在模型不确定性较大或扰动显著的场景下,展现出了良好的控制性能和鲁棒性。
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