自抗擾控制是在PID控制算法基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的新型控制方法，它具有不依賴于控制對象模型、不區(qū)分系統(tǒng)內(nèi)外擾的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。常用的自抗擾控制器主要由跟蹤微分器（Tracking Differentiator，TD）、擴(kuò)張狀態(tài)觀測器（Extended State Observer，ESO）和非線性狀態(tài)誤差反饋控制率（Nonlinear State Error Feedback，NLSEF）三部分組成。
跟蹤微分器的作用是針對被控對象的輸入特點(diǎn)對其提取所需要的信號。
擴(kuò)張狀態(tài)觀測器作為自抗擾控制的核心組成部分，一方面可以對系統(tǒng)中重要的狀態(tài)變量進(jìn)行跟蹤，便于實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)狀態(tài)；另一方面還能根據(jù)系統(tǒng)模型內(nèi)外擾動的總體作用量，以反饋的形式對其加以及時(shí)補(bǔ)償，有助于提高系統(tǒng)魯棒性。
非線性狀態(tài)誤差反饋控制率是一種非線性的組合方式，輸入是TD輸出的狀態(tài)變量與ESO狀態(tài)估計(jì)值之間的誤差，輸出結(jié)合ESO的總擾動補(bǔ)償值得到控制器的控制量。
這里以二階系統(tǒng)為例詳細(xì)介紹自抗擾控制器各部分的設(shè)計(jì)方法。
跟蹤微分器（TD）
經(jīng)典微分器的形式為：
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式中，分別是系統(tǒng)的輸入、輸出信號。當(dāng)對信號疊加隨機(jī)噪聲時(shí)
越小時(shí)，系統(tǒng)輸出的“噪聲放大”就越嚴(yán)重。
設(shè)二階系統(tǒng)為：
? ? ? ? ?
上式的“快速最優(yōu)控制”系統(tǒng)為： ?
直接用跟蹤微分器來進(jìn)行計(jì)算，項(xiàng)會使系統(tǒng)在進(jìn)入“穩(wěn)態(tài)”時(shí)易產(chǎn)生“高頻顫振”。因此，考慮“跟蹤微分器”的離散形式。
對上式求“快速控制最優(yōu)綜合函數(shù)”，得
式中，稱作“速度因子”，與跟蹤速度有關(guān)，越大，跟蹤速度越快；為積分步長。
得到離散系統(tǒng)
其中為“濾波因子”，主要對噪聲起濾波作用，取適當(dāng)大于積分步長的參數(shù)，可消除速度曲線進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)刻的超調(diào)現(xiàn)象。
擴(kuò)張狀態(tài)觀測器（ESO）
考慮系統(tǒng)
大多數(shù)情況下，未知，這時(shí)可將其當(dāng)作擾動，用“非光滑反饋”等效其作用。
令，，則也是未知函數(shù)，于是有
若系統(tǒng)“內(nèi)擾”和“外擾”的總和，即“總擾動”，其中已知，，則有
系統(tǒng)被“線性化”成雙積分裝置，即不確定系統(tǒng)的“實(shí)時(shí)動態(tài)線性化”。
非線性PID
把經(jīng)典PID的“加權(quán)和”改成“非線性組合”而得“非線性PID”。一種可用的“非線性組合”形式為：
當(dāng)時(shí)，函數(shù)具有“小誤差，大增益”；“大誤差，小增益”的特性。
設(shè)“非線性PID”輸入為，，，則可采用合適的控制律：
設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，常令。
ADRC整體結(jié)構(gòu)
ADRC控制器結(jié)構(gòu)如圖所示。自抗擾的根本在于使用補(bǔ)償項(xiàng)將系統(tǒng)“不確定模型”和“未知外擾”的總和作用共同作為總擾動進(jìn)行觀測和補(bǔ)償。
其中，為目標(biāo)速度，為實(shí)際速度，為跟蹤速度，為跟蹤加速度，為觀測速度，為觀測加速度，為觀測擾動。
?自抗擾控制器算法：
被控對象：
安排過渡過程（TD）為設(shè)定值
估計(jì)狀態(tài)和總擾動（ESO）
控制量的形成
式中，文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-799742.html
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