目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 范式的轉變：從PID控制到自抗擾控制 1
1.1.1 自抗擾控制與PID控制的兼容性 1
1.1.2 從一維設計到二維設計 2
1.1.3 參數整定 3
1.2 熱工過程的自抗擾控制 3
1.2.1 工程實現 3
1.2.2 ESO初始值的設置 4
1.2.3 參數整定 5
1.2.4 結構改進 5
參考文獻 6
第2章 自抗擾控制的原理與方法 8
2.1 自抗擾控制的基本理論 8
2.1.1 非線性自抗擾控制 8
2.1.2 線性自抗擾控制 10
2.2 不穩(wěn)定熱方程的自抗擾動態(tài)鎮(zhèn)定 13
2.2.1 問題描述 13
2.2.2 閉環(huán)系統(tǒng)適定性 15
2.2.3 閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性 18
2.2.4 仿真研究 24
2.2.5 小結 25
2.3 不穩(wěn)定波動方程的自抗擾動態(tài)鎮(zhèn)定 25
2.3.1 問題描述 26
2.3.2 閉環(huán)系統(tǒng)適定性 27
2.3.3 閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性 32
2.3.4 仿真研究 39
2.3.5 小結 42
參考文獻 42
第3章 單變量系統(tǒng)的自抗擾控制 44
3.1 低階自抗擾控制重構對象分析 44
3.1.1 基于指定模型的抗擾原理 44
3.1.2 重構對象的特性分析 48
3.1.3 小結 63
3.2 典型高階對象的自抗擾控制 63
3.2.1 高階對象自抗擾控制系統(tǒng)優(yōu)化設計流程 63
3.2.2 高階對象自抗擾控制優(yōu)化設計應用實例 65
3.2.3 小結 73
3.3 多個慣性環(huán)節(jié)串聯的高階系統(tǒng)自抗擾控制 74
3.3.1 改進自抗擾控制設計 74
3.3.2 仿真研究 81
3.3.3 過熱汽溫回路的現場應用 89
3.3.4 小結 99
3.4 非線性主動狀態(tài)補償控制 99
3.4.1 非線性主動狀態(tài)補償方法原理 99
3.4.2 自抗擾控制通用魯棒評價框架 105
3.4.3 基于回路成形理論控制器頻率特性優(yōu)化設計 108
3.4.4 控制系統(tǒng)動態(tài)特性的定量評價 111
3.4.5 “分析—設計—優(yōu)化—評價”非線性主動狀態(tài)補償控制方法設計流程 113
3.4.6 小結 115
3.5 一類本質非線性環(huán)節(jié)的非線性主動狀態(tài)補償控制 115
3.5.1 一類本質非線性環(huán)節(jié) 115
3.5.2 本質非線性環(huán)節(jié)的非線性主動狀態(tài)補償控制 118
3.5.3 小結 125
3.6 基于輸入成形的自抗擾控制 126
3.6.1 輸入成形技術簡介 126
3.6.2 問題描述 127
3.6.3 自抗擾控制器結構 127
3.6.4 輸入成形技術 132
3.6.5 基于輸入成形的自抗擾控制結構 136
3.6.6 仿真研究 138
3.6.7 小結 147
3.7 時滯過程的改進一階自抗擾控制及定量整定 147
3.7.1 時滯自抗擾控制結構 147
3.7.2 補償對象回路近似分析與整定 148
3.7.3 基于預期動態(tài)的參數整定 149
3.7.4 仿真研究 151
3.7.5 小結 153
3.8 基于改進ESO的非最小相位系統(tǒng)二自由度控制 154
3.8.1 基于模型信息的改進ESO設計 154
3.8.2 反向調節(jié)量受限的最優(yōu)前饋設計 156
3.8.3 收斂性及參數整定 156
3.8.4 仿真研究 158
3.8.5 小結 159
3.9 基于魯棒約束的自抗擾控制定量整定 159
3.9.1 問題描述 159
3.9.2 二階自抗擾控制的定量參數整定公式 164
3.9.3 一階自抗擾控制的定量參數整定公式 176
3.9.4 小結 182
3.10 基于概率魯棒的自抗擾控制 182
3.10.1 問題描述 182
3.10.2 設計思路和流程 183
3.10.3 仿真研究 188
3.10.4 實驗臺驗證和現場應用 207
3.10.5 小結 214
參考文獻 214
第4章 多變量系統(tǒng)的自抗擾控制 220
4.1 多變量逆解耦自抗擾控制 220
4.1.1 問題描述 220
4.1.2 多變量逆解耦自抗擾控制方法設計 221
4.1.3 自抗擾控制器參數整定方法 224
4.1.4 仿真研究 225
4.1.5 逆解耦矩陣物理可實現性分析 243
4.1.6 球磨機制粉系統(tǒng)逆解耦自抗擾控制 258
4.1.7 小結 265
4.2 基于等效開環(huán)傳遞函數的自抗擾控制 265
4.2.1 問題描述 265
4.2.2 多變量系統(tǒng)的等效開環(huán)傳遞函數 267
4.2.3 自抗擾控制器 271
4.2.4 基于EOTF的多變量自抗擾控制設計流程 272
4.2.5 仿真研究 273
4.2.6 小結 285
4.3 基于簡單解耦的多變量系統(tǒng)自抗擾控制 285
4.3.1 問題描述 285
4.3.2 簡單解耦 287
4.3.3 線性自抗擾控制器 290
4.3.4 基于廣義簡單解耦的多變量系統(tǒng)自抗擾控制設計 293
4.3.5 仿真研究 293
4.3.6 小結 309
4.4 多變量分散式自抗擾控制 309
4.4.1 問題描述 309
4.4.2 基于二階自抗擾控制律的多變量分散控制器設計 311
4.4.3 基于輸入成形的分散自抗擾控制結構設計 325
4.4.4 分散自抗擾控制的解耦能力分析 335
4.4.5 小結 361
參考文獻 361
第5章 無理傳遞函數模型和分布參數系統(tǒng)的自抗擾控制 364
5.1 無理傳遞函數和分布參數系統(tǒng) 364
5.2 無理傳遞函數的自抗擾控制 365
5.3 仿真研究 368
5.4 小結 370
參考文獻 371
第6章 分數階系統(tǒng)的自抗擾控制 372
6.1 分數階微積分概念及其性質 372
6.2 線性分數階系統(tǒng)的自抗擾控制 375
6.2.1 線性分數階動態(tài)抑制策略 376
6.2.2 擴張狀態(tài)觀測器 377
6.2.3 控制算法 379
6.2.4 穩(wěn)定性 380
6.2.5 仿真研究 383
6.2.6 小結 386
6.3 非線性分數階系統(tǒng)的自抗擾控制 386
6.3.1 非線性分數階動態(tài)抑制策略 387
6.3.2 擴張狀態(tài)觀測器 387
6.3.3 控制算法 388
6.3.4 仿真研究 389
6.3.5 小結 389
6.4 幾個具有物理背景的分數階模型自抗擾控制器 392
6.4.1 分數階永磁同步電機模型 392
6.4.2 分數階加熱爐模型 395
6.4.3 分數階燃氣輪機模型 397
6.4.4 分數階熱傳導模型 398
6.4.5 小結 402
參考文獻 402