IOE OpenIR  > 光电技术研究所博硕士论文
基于频域模型的ADRC参数整定及其在精密控制中应用研究
左丹
Subtype硕士
Thesis Advisor唐涛
2016-05
Degree Grantor中国科学院研究生院
Place of Conferral北京
Keyword自抗扰控制器 参数整定 精密控制系统 跟踪精度
Abstract

跟踪精度是衡量光电精密控制系统性能的一项重要指标。为了提高系统的跟踪性能,本文重点研究了自抗扰控制器(Auto Disturbance Rejection Control,ADRC)在精密控制系统中的应用。包括系统模型建立、ADRC参数整定、ADRC在速度环中的应用以及在多闭环控制结构中的应用等几个重要研究部分。旨在从被控对象频域角度出发,找到一种有效的ADRC参数整定方法,并将设计好的ADRC应用于精密控制系统,提高系统的跟踪精度。

论文首先建立了光电精密控制系统的数学模型,并通过系统辨识方法得到了被控对象的传递函数。基于被控对象的频域模型,本文结合二阶线性ADRC对其进行分析,通过引入控制器带宽和观测器带宽,大大减少了需要整定的参数个数。给出了各个参数的整定方法,并对参数整定过程进行了总结。在参数整定过程中,找到了参数与系统谐振频率存在一定的数学关系,为参数的整定带来了便捷。并通过仿真分析,验证了参数整定方法的正确性。

在精密控制系统中,速度闭环非常重要。高性能的速度闭环,不仅能消除系统的扰动,还能为位置环提供良好的对象特性。将基于上述方法整定的ADRC用于精密控制系统的速度环以克服系统内部的不确定因素,并与PI控制器的控制效果作对比。实验结果表明,在输入条件一致的情况下,ADRC能减小系统的换向误差,能获得更好的控制效果。

在大多数控制系统中,普遍采用多闭环控制结构来提高系统的响应精度以及响应时间。本文对原始ADRC的控制律作了改进,提出了一种基于PI控制律的改进型ADRC,并将其应用于精密控制系统的多闭环控制结构(包括速度环和位置环)中,对其位置跟踪性能进行分析。分别进行了两个串级控制实验:速度环采用ADRC+位置环采用PID,速度环采用ADRC+位置环采用ADRC。实验结果表明,基于PI控制律的改进型ADRC能减小系统的跟踪误差,提高系统的跟踪精度,具有较好的抗干扰能力。

本文研究结果显示了ADRC在精密控制系统中具有一定的应用前景。

Subject Area信号与信息处理
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/7983
Collection光电技术研究所博硕士论文
Affiliation中国科学院光电技术研究所
Recommended Citation
GB/T 7714
左丹. 基于频域模型的ADRC参数整定及其在精密控制中应用研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2016.
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