自抗扰控制器的simulink建模与仿真

控制理论与应用

ＣｏｎｔｒｏｌＴｈｅｏｒｙａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ

《自动化技术与应用》２０１０年第２９卷第２期自抗扰控制器的ｓｉｍＵｌｉ１３ｋ建模与仿真★

姜萍，郝靖宇，宗晓萍．王培光

（河北大学电子信息工程学院控制理论与控制工程，河北保定０７１００２）

摘要：通过对自抗扰控制器的基本原理及结构的研究，具体讨论了自抗扰控制器用ｓｉｍｕｌｉｎｋ建模的方法、子系统封装过程和创建用户自定义库的方法。采用ｓｉｍｕｌｉｎｋ模块建立的系统模型，不仅可以随时改变系统参数并可以观察参数变化后的仿真结果或将结果存储于空间中，使得仿真过程变得简单而有效，而且不需要花费较多的时间编程。最后通过仿真实例，证明了该方法的实用性和有效性。

关键词：自抗扰控制器；ｓｉｍｕｌｉｎｋ；子系统封装；自定义库

中图分类号：ＴＰ３９１文献标识码：Ａ文章编号：１００３—７２４１（２０１０）０２—０００１－０５

ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＡｃｔｉｖｅＤｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ

ＲｅｊｅｃｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＢａｓｅｄｏｎＳｉｍｕｌｉｎｋ

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Ｂａｏｄｉｎｇ０７１００２Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｗａｙｏｆｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＡｃｔｉｖｅＤｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓＲｅｊｅｃｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒｂａｓｅｄｏｎＳｉｍｕｌｉｎｋｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｍａｓｋｉｎｇｓｕｂｓｙｓｔｅｍａｎｄｂｕｉｌｄｉｎｇｕｓｅｒｃｕｓｔｏｍｌｉｂｒａｒｙｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｒｏｕｇｈｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＡｃｔｉｖｅＤｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓＲｅｊｅｃｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＡＤＲＣ）．ＭａｓｋｉｎｇＡＤＲＣｂａｓｅｄｏｎＳｉｍｕｌｉｎｋａｎｄｂｕｉｌｄｉｎｇｕｓｅｒｃｕｓｔｏｍｌｉｂｒａｒｙｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｗｏｒｋｌｏａｄ，ａｎｄｓｉｍｐｌｉｆｙｃｏｍｐｌｅｘｂｌｏｃｋｓｇｒｏｕｐ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘａｍｐｌｅｐｒｏｖｅｓｔｈａｔｔｈｅｗａｙｉｓｐｒａｃｔｉｃａｌａｎｄｖａｌｉｄｉｔｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡｃｔｉｖｅＤｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓＲｅｊｅｃｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｓｉｍｕｌｉｎｋ；ｍａｓｋｉｎｇｓｕｂｓｙｓｔｅｍ；ｕｓｅｒｃｕｓｔｏｍｌｉｂｒａｒｙ

１引言

ＰＩＤ控制器在工业过程控制中占有主导地位，是应用最广泛的工业控制器。然而，科学技术的发展对控制精度和速度的要求，以及对环境变化的适应能力的要求越来越高，经典ＰＩＤ慢慢显露出其缺点。韩京清研究员由自抗扰控制技术所构建的自抗扰控制器【１—３１，对经典ＰＩＤ控制器的缺陷进行了改进，具有算法简单、系统响应快、适应范围广等特点，现已应用于航天、航空、电力、化工等领域。

使用ｓｉｍｕｌｉｎｋ基本可以对任何物理系统进行建模，但随着系统越来越复杂，用基本操作创建的ｓｉｍｕｌｉｎｋ模

?基金项目：河北省教育厅科研计划项目（编号ｚ２ｏｏ８４１４）

收稿日期：２ｏ０９—１０—１６型变得越来越庞大而不易读懂。在ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下用其固有模块建立的自抗扰控制器模型十分复杂，因此，使用创建子系统的方法并采用子系统封装技术【４】把自抗扰控制器的模型分割成跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈律三个小的模型，再根据参数之间的关系组合成自抗扰控制器，这样以使得整个模型更加简捷，可读性更高。用户还可以在ｓｉｍｕｌｉｎｋ模块库中建立自己的库，把常用的子系统模块加入到该库中，这些子系统可以反复调用，节省了建模时间。

２自抗扰控制器的基本原理

２．１自抗扰控制器的结构及原理

自抗扰控制器是从ＰＩＤ控制器演变过来，采取了

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