摘要：自抗擾控制器( adrc)是針對非線性不確定系統提出的一種新型非線性控制器。在深入研究自抗擾控制技術理論的基礎上，通過非線性系統的線性化和參數整合等方法設計出了優化adrc，并給出了新的參數整定方法。matlab仿真表明，優化后的adrc需調整的參數大大減少，調節過程也得到簡化，但性能并未受到影響，對被控系統的不確定性和外擾有很強的適應性和魯棒性。

    關鍵詞：自抗擾控制器；優化算法；交流伺服系統

    中圖分類號：tm571  文獻標識碼：a文章編號：1673-6540(2010)03-0026-05

    自抗擾控制器…( adrc)是中國科學院韓京清研究員提出的一種新型的非線性魯棒控制器。adrc不依賴于被控對象的精確數學模型，具有魯棒性強、系統響應快、抗干擾能力強等優點，有效地解決了系統快速性和超調之間的矛盾。近年來控制器已經在風力發電系統、混沌控制、電機拖動、飛行器姿態控制等領域得到廣泛應用，其控制器本身也得到了進一步的完善和發展，出現了基于神經網絡的adrc，變結構adrc等各種改進型控制器。

    adrc的三個組成部分均采用非線性函數，參數較多，調節繁雜，在還沒有成熟的參數整定理論條件下，參數整定過程和效果在很大程度上依賴于人們的經驗。因此，控制器優化和參數整定問題成為制約adrc發展的瓶頸。通過優化算法，可以在保證控制效果的前提下極大地簡化adrc參數的調節過程，從而使得控制器更適合實際工業控制的要求，擴展了控制器的應用范圍。

    交流伺服系統有較高的性能指標要求，特別在永磁同步電機( pmsm)位置伺服系統中，pmsm作為一個多變量、非線性和強耦合的被控對象．具有非線性和不確定性，以及混沌運動特性，實現高性能的伺服系統控制，必須依靠高性能的控制器，尤其在快速性、準確性等要求較高的場合，先進的控制策略就更為重要了。將優化的adrc用于pmsm伺服系統中，不僅算法簡單，參數容易調節，而且對系統參數變化和外部干擾具有很強的魯棒性，提高了伺服系統的控制精度。

    adrc是在反饋線性化基礎上設計的新型控制器，其實質是利用“觀測+補償”的方法來處理系統中非線性和不確定性，同時配合非線性的反饋方式，提高控制器的動態性能。控制器由跟蹤微分器(td)、擴張狀態觀測器(eso)和非線性反饋控制律( nlsef)三部分組成，圖l為典型ad-rc結構圖。

  設含不確定擾動的非線性被控對象：

         

 

其中f為未知的非線性時變函數，w(t)為外部擾動，u(t)為控制輸入，b為模型參數，根據自抗擾理論可以設計的adrc算法結構如下。

    由式(2)~(6)可知，adrc的調節參數主要包括td的{r0，δ0}，eso部分中的{β01，β02，β03，αl，α2，α3，δ1，b0}，nlsef中的{β1，β2，α4，α5，δ2}。這些參數的確定是一項繁雜的過程，而且目前參數調整主要還靠經驗，因此在實際使用時調節復雜，不利于廣泛應用。

    典型的adrc模型采用誤差的非線性比例、微分調節，理論上可以實現較好的控制性能，但實際由于整定參數個數多，算法實現需要較大計算量，導致控制周期變長，影響了控制器的性能。

    將典型adrc三個組成部分進行線性簡化和參數整合，建立其優化的adrc，并通過仿真驗證優化后結構的有效性及可行性，突破了adrc工業應用的限制。

  對于式(1)根據跟蹤微分器的基本結論，可以得出式(7)也是有效的非線性跟蹤微分器，將其線性化可以得出線性跟蹤微分器算法結構為式(8)。