一种基于自抗扰的反馈‑前馈控制器及设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于自抗扰的反馈‑前馈控制器以及设计方法，针对参考输入和外部扰动输入的前馈控制策略整体考虑，由自抗扰控制器对外部扰动作用进行观测和补偿，利用前馈控制器加快对于参考输入跟踪的快速性；前馈控制器对于被控对象系统动态参数变化不敏感，几乎接近100％补偿效果；保持了自抗扰控制器对于模型不确定性的优良适应性和对于外部扰动的快速抑制能力，同时还提高了系统响应的快速性和稳态精度；2、本发明专利技术的设计方法过程清晰明了，实现方便，系统地解决了在自抗扰控制器的框架下，如何设计前馈控制器的问题，适合工程应用；高阶微分器可按照被控对象的能力约束进行设计，保证系统响应快速无超调。

A feedforward controller and the design method of ADRC based on feedback

【技术实现步骤摘要】
一种基于自抗扰的反馈-前馈控制器及设计方法
本专利技术属于自动控制理论及工程应用
，具体涉及一种基于自抗扰的反馈-前馈控制器及设计方法。
技术介绍
传统的前馈控制系统是利用参考输入或扰动信号(同为系统的输入信号)，直接产生控制作用构造的开环控制系统。理想的前馈控制按照被控对象确定模型设计，并假定该模型恒定不变，而实际系统中被控对象的参数不可能一成不变。因此，在实际应用中，考虑到被控对象参数变化和外部扰动因素的存在，通常需要在前馈控制系统中引入闭环控制，构成反馈-前馈控制系统，即传统意义上的复合控制系统。其中，反馈控制用于减小参考输入与被控对象输出之间的误差，使得系统输出的稳态误差足够小；而前馈控制的作用是为了加快系统响应，弥补闭环控制存在相位滞后的缺点。前馈部分直接产生控制作用，不需要等待输出信号与参考输入之间出现偏差以后才产生控制输出。对于扰动输入信号，相应的前馈控制器有所不同。如果该扰动输入是可测量，在系统被控对象的模型恒定不变的条件下，可构造前馈控制通道，使得该通道产生的控制量与扰动输入量的综合作用相互抵消，即实现对于扰动作用的补偿。该扰动输入的存在对于系统输出不产生影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自抗扰的反馈‑前馈控制器，其特征在于，包括反馈控制器和前馈控制器；所述反馈控制器的控制律为

【技术特征摘要】
1.一种基于自抗扰的反馈-前馈控制器，其特征在于，包括反馈控制器和前馈控制器；所述反馈控制器的控制律为其中，r为系统的参考输入，y为系统的输出，n表示被控对象的相对阶数，ωe为一个正数，单位为弧度/秒，近似视为闭环系统的带宽；所述前馈控制器的控制律为：所述前馈控制器的输出与反馈控制器的输出形成系统的综合控制量。2.如权利要求1所述的一种基于自抗扰的反馈-前馈控制器，其特征在于，所述前馈控制器的控制律中参考输入r的各阶导数通过多个近似微分器串联后计算获得：近似微分器的形式为：s为拉普拉斯算子，T为滤波器的时间常数。3.如权利要求1所述的一种基于自抗扰的反馈-前馈控制器，其特征在于，所述前馈控制器的控制律中参考输入r的各阶导数通过如下过程获得：设定参考输入r第n阶微分的形式和参数r(n)，经逐次积分，得到其他小于n的各阶微分4.如权利要求1所述的一种基于自抗扰的反馈-前馈控制器，其特征在于，所述前馈控制器的控制律中参考输入r的各阶导数通过跟踪微分器获得。5.一种基于自抗扰的反馈-前馈控制器的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、构造整个控制器的输出：其中u0为反馈-前馈控制器的综合输出，包含反馈控制器输出u1和前馈控制器输出u2，将前馈控制与自抗扰控制相结合，即u0＝u1+u2(2)将式(8)代入被控对象...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡涛，李崇岭，陈杰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11