Jump to content

Активное управление подавлением помех

Активное управление подавлением помех (или ADRC , также известное как автоматическое управление подавлением помех). [1] ) — безмодельный метод управления , используемый для проектирования регуляторов для систем с неизвестной динамикой и внешними возмущениями. [2] Этот подход требует только приблизительного представления поведения системы для разработки контроллеров, которые эффективно противодействуют возмущениям, не вызывая каких-либо выбросов.

ADRC успешно используется в качестве альтернативы ПИД-регулированию во многих приложениях, таких как управление синхронными двигателями с постоянными магнитами. [3] тепловые электростанции [4] и робототехника. [5] В частности, точное управление бесщеточными двигателями для совместного движения имеет жизненно важное значение для высокоскоростных промышленных роботов. Однако гибкие конструкции роботов могут вызывать нежелательные вибрации, усложняя работу ПИД-регуляторов. ADRC предлагает решение путем оценки и компенсации возмущений в реальном времени без необходимости создания подробной модели. [6]

Подавление помех

[ редактировать ]

Для достижения надежности ADRC основан на расширении модели системы дополнительной фиктивной переменной состояния, представляющей все, что пользователь не включает в математическое описание базовой системы, подлежащей управлению. Это виртуальное состояние (сумма неизвестной части динамики модели и внешних возмущений , обычно обозначаемая как «полное возмущение»). [2] или «генерализованное нарушение» [7] ) оценивается онлайн с помощью расширенного наблюдателя состояния и используется в управляющем сигнале , чтобы отделить систему от фактического возмущения, действующего на объект. Эта функция подавления помех позволяет пользователям рассматривать рассматриваемую систему с помощью более простой модели, поскольку негативные эффекты неопределенности моделирования компенсируются в реальном времени. В результате оператору не требуется точное аналитическое описание базовой системы; можно смоделировать неизвестные части динамики как внутренние возмущения в базовой системе.

Архитектура управления

[ редактировать ]

ADRC состоит из трех основных компонентов: дифференциатора отслеживания, нелинейной обратной связи по ошибкам состояния и расширенного наблюдателя состояния. [2] [8] Глобальная сходимость ADRC была доказана для класса общих систем с несколькими входами и многими выходами. [9] [10]

Следующая архитектура известна как структура выходной формы ADRC:

Также существует специальная форма ADRC, известная как структура формы ошибки, которая используется для сравнения ADRC с классическими контроллерами, такими как ПИД. [11]

Дифференциатор отслеживания

[ редактировать ]

Основная задача следящего дифференциатора – отслеживать переходный профиль опорного сигнала, решая проблему внезапных изменений уставки, которые возникают в обычном ПИД-регуляторе. [2] Более того, следящий дифференциатор также снижает возможное усиление шума, которое влияет на производную часть ПИД-регулятора, используя численное интегрирование вместо численного дифференцирования. [8]

Расширенный государственный наблюдатель

[ редактировать ]

Расширенный наблюдатель состояния (ESO) отслеживает состояния системы, а также внешние возмущения и возмущения неизвестной модели. В результате ADRC не полагается на какую-либо конкретную математическую модель возмущения. Нелинейный ESO (NESO) — это подтип общего ESO, который использует нелинейную разрывную функцию ошибки выходной оценки. NESO сравнимы с наблюдателями со скользящим режимом в том, что оба используют нелинейную функцию ошибки оценки выходного сигнала (а не линейную функцию, как в линейных, с высоким коэффициентом усиления и расширенных наблюдателях). Разрыв наблюдателя скользящего режима находится в начале координат, а разрыв NESO находится на заранее установленном пороге ошибки.

Нелинейная обратная связь по ошибкам состояния

[ редактировать ]

Интуитивность ПИД-регулирования можно объяснить простотой обратной связи по ошибкам. ADRC расширяет ПИД за счет использования нелинейной обратной связи по ошибкам состояния, поэтому в основополагающих работах ADRC называется нелинейным ПИД. [12] Ошибки взвешенного состояния также можно использовать в качестве обратной связи в системе линеаризации.

  1. ^ Су, Юй Синь; Чжэн, Чун Хун; Дуань, Бао Ян (31 мая 2005 г.). «Регулятор автоматического подавления возмущений для точного управления движением синхронных двигателей с постоянными магнитами» . Транзакции IEEE по промышленной электронике . 52 (3). ИИЭР: 814–823. дои : 10.1109/TIE.2005.847583 .
  2. ^ Перейти обратно: а б с д Хан, Цзинцин (2009). «От ПИД-регулятора к активному управлению подавлением помех» . Транзакции IEEE по промышленной электронике . 56 (3): 900–906. дои : 10.1109/TIE.2008.2011621 . ISSN   1557-9948 . S2CID   206698917 .
  3. ^ Сира-Рамирес, Хебертт; Линарес-Флорес, Хесус; Гарсиа-Родригес, Карлос; Контрерас-Ордас, Марко Антонио (2014). «Об управлении синхронным двигателем с постоянными магнитами: подход к управлению активным подавлением возмущений» . Транзакции IEEE по технологии систем управления . 22 (5): 2056–2063. дои : 10.1109/TCST.2014.2298238 . ISSN   1063-6536 . S2CID   1000762 .
  4. ^ Ву, Чжэньлун; Гао, Чжицян; Ли, Дунхай; Чен, ЯнЦюань; Лю, Яньхун (2021). «О переходе от ПИД к АДРК на тепловых электростанциях» . Теория и технология управления . 19 (1): 3–18. дои : 10.1007/s11768-021-00032-4 . ISSN   2095-6983 . S2CID   233709932 .
  5. ^ Фарех, Рауф; Хадрауи, Софиан; Абдаллах, Махмуд Ю.; Базияд, Мохаммед; Беттаеб, Маамар (2021). «Активное управление подавлением возмущений для робототехнических систем: обзор» . Мехатроника . 80 : 102671. doi : 10.1016/j.mechatronics.2021.102671 . S2CID   244183528 .
  6. ^ «За пределами ПИД: изучение альтернативных стратегий управления для полевых контроллеров» . www.mathworks.com . Проверено 19 августа 2023 г.
  7. ^ Хербст, Гернот (2015). «Практическое активное управление подавлением помех: безударная передача, ограничение скорости и инкрементный алгоритм» . Транзакции IEEE по промышленной электронике . 63 (3). IEEE: 1754–1762.
  8. ^ Перейти обратно: а б Донг Сун (2007). «Комментарии к активному управлению подавлением возмущений» . Транзакции IEEE по промышленной электронике . 54 (6): 3428–3429. дои : 10.1109/TIE.2007.909047 . ISSN   0278-0046 .
  9. ^ Го, Бао-Чжу; Чжао, Чжи-Лян (2011). «О сходимости следящего дифференциатора» . Международный журнал контроля . 84 (4): 693–701. Бибкод : 2011IJC....84..693G . дои : 10.1080/00207179.2011.569954 . ISSN   0020-7179 . S2CID   31030254 .
  10. ^ Го, Бао-Чжу; Чжао, Чжи-Лян (2013). «О сходимости нелинейного активного управления подавлением возмущений для систем MIMO» . SIAM Journal по контролю и оптимизации . 51 (2): 1727–1757. дои : 10.1137/110856824 . ISSN   0363-0129 . S2CID   5740371 .
  11. ^ Мадонски, Рафаль; Хербст, Гернот; Станкович, Момир (2023). «ADRC в выходной и ошибочной форме: связь, эквивалентность, производительность» . Теория и технология управления . 21 (1): 56–71. arXiv : 2211.07427 . дои : 10.1007/s11768-023-00129-y . ISSN   2095-6983 . S2CID   253510300 .
  12. ^ Хан, Дж. (1994). «Нелинейный ПИД-регулятор». Акта Автоматика Синика . 20 (4): 487–490.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 649b3879820516e2f8201adaf0a2101d__1706614320
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/64/1d/649b3879820516e2f8201adaf0a2101d.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Active disturbance rejection control - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)