一阶大时滞对象降阶自抗扰控制的鲁棒稳定性

doi:10.3969/j.issn.0253-2778.2019.01.008

中国科学技术大学学报 ›› 2019, Vol. 49 ›› Issue (1): 55-62.DOI: 10.3969/j.issn.0253-2778.2019.01.008

一阶大时滞对象降阶自抗扰控制的鲁棒稳定性

王永帅

1.南开大学人工智能学院，天津 300350；2.天津市智能机器人重点实验室，天津 300350

收稿日期:2017-09-21 修回日期:2018-09-27 出版日期:2019-01-31 发布日期:2019-01-31
通讯作者: 陈增强
作者简介:王永帅，女，1993年生，硕士生.研究方向为自抗扰控制、预测控制.E-mail: 541455366@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金（61573199,61573197）;天津市自然科学基金（14JCYBJC18700）资助.

Robust stability of reduced-order linear ADRC for first-order plants with large time-delay

WANG Yongshuai

1. College of Artificial Intelligence，Nankai University，Tianjin 300350，China； 2. Key Laboratory of Intelligent Robotics of Tianjin，Tianjin 300350，China

Received:2017-09-21 Revised:2018-09-27 Online:2019-01-31 Published:2019-01-31

摘要/Abstract

摘要： 针对一阶惯性大时滞对象，研究了Smith预估器结合降阶线性自抗扰控制（reduced-order linear active disturbance rejection control,RLADRC）的稳定性和鲁棒性问题.根据劳斯判据得到了使系统稳定的参数选择可行域，并通过数值仿真进行验证；然后基于频域响应分析了稳定可行域内系统的相角裕度范围；最后比较了降阶自抗扰预估控制与单独降阶自抗扰控制对被控对象参数摄动的鲁棒性，并基于蒙特卡罗实验证明了降阶自抗扰预估控制的动态性能更好、鲁棒性更强.这些结论可用于Smith预估器和降阶自抗扰预估控制器参数的设计.

关键词: 自抗扰控制, 降阶线性自抗扰控制, Smith预估器, 一阶大时滞对象, 稳定性, 鲁棒性

Abstract: Aiming at first-order inertial plants with large time-delay, the stability and robustness of RLADRC are studied by combining it with the Smith predictor. The stable feasible region of parameters is obtained according to routh criterion together with the verification of the numerical analysis. Besides, the phase margin range in the feasible region is analyzed according to the frequency response. In the end, the predictive RLADRC is compared with single RLADRC on robustness when parameters of control plants have some perturbation, and the results prove that predictive RLADRC has better dynamic performance and stronger robustness based on Monte Carlo experiments. These conclusions can be used to design parameters of the Smith predictor and RLADRC controllers.

Key words: ADRC, reduced-order linear ADRC, Smith predictor, first-order systems with large time-delay, stability, robustness

王永帅，陈增强，孙明玮，孙青林. 一阶大时滞对象降阶自抗扰控制的鲁棒稳定性[J]. 中国科学技术大学学报, 2019, 49(1): 55-62.

WANG Yongshuai, CHEN Zengqiang, SUN Mingwei, SUN Qinglin. Robust stability of reduced-order linear ADRC for first-order plants with large time-delay[J]. Journal of University of Science and Technology of China, 2019, 49(1): 55-62.

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一阶大时滞对象降阶自抗扰控制的鲁棒稳定性

Robust stability of reduced-order linear ADRC for first-order plants with large time-delay

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