następny »

[markcomp]

The Active Disturbance-Rejection Controller


The Active Disturbance-Rejection Controller

...Active Disturbance-Rejection Controller (ADRC) consists of the ESO and the nonlinear PD controller and is designed without an explicit mathematical model of the plant. Hence the controller is inherently robust against plant variations. Through simulation, frequency response analysis, and
hardware tests, it is shown that the proposed approach is superior to the current PID based technology. It stands out especially in handling set point change, large inertia and friction variations, and external torque disturbance, all of which is seen as “disturbance” by ADRC and is actively compensated. The improvement in transient response and steady state error is also quite evident.

...


The ADRC is based on the idea that in order to formulate a robust control strategy, one should start with the original problem in (1), not its  approximations in (2). Although the linear model makes it feasible for us to use the powerful classical control techniques such as frequency response
based analysis and design methods, it also limits our options to linear algorithms and makes us overly dependent on the mathematical model of the plant.

[markcomp]

 an active disturbance rejection control (ADRC) for ... single loop is  eliminating the shortcomings of the cascade PID control method.

...controller based on the ADRC method consists of a tracking differentiator (TD), an extended state observer (ESO) and a nonlinear combination of errors.

[markcomp]

A New Robust Algorithm to Improve the Dynamic Performance on the Speed Control of Induction Motor Drive


Abstract—A nonlinear auto-disturbance rejection controller (ADRC) has been developed to ensure high dynamic performance of induction motors in this paper. By using the extended state observer (ESO), ADRC can accurately estimate the derivative signals and precise decoupling of induction motors is achieved. In addition, the proposed strategy realizes the disturbance compensation without accurate knowledge of induction motor parameters. The
simulation and experimental results show that the proposed controller ensures good robustness and adaptability under modeling uncertainty and external disturbance. It is concluded that the proposed topology produces better  dynamic performance, such as small overshoot and fast transient time, than the conventional proportional/integral/derivative (PID) controller in its overall
operating conditions. Index Terms—Auto-disturbance rejection controller (ADRC), extended state observer (ESO), robustness.

[markcomp]

Czym jest ADRC?

http://sites.google.com/site/adrc2ctrl/home/metoda-adrc

Idea działania

    Metoda Active Disturbance Rejection Control (ADRC) pozwala użytkownikowi na zdefiniowanie tzw. całkowitego zakłócenia, będącego sumą występujących w systemie zakłóceń „wewnętrznych” (np. błędnie zamodelowanej dynamiki obiektu) i zewnętrznych (np. niemodelowane sprzężenia skrośne lub oddziaływanie środowiska na układ). W ADRC, całkowite zakłócenie rozważane jest jako dodatkowa zmienna stanu układu. Jest ona estymowana z wykorzystaniem obserwatora stanu rozszerzonego (z ang. ESO - Extended State Observer). Liniowa wersja ESO przyjmuje postać znanego w klasycznej teorii sterowania obserwatora Luenbergera. Propozycję wersji nieliniowej odnaleźć można w [2]. Estymowane zakłócenie kompensowane jest w każdej chwili przez sterownik w pętli odsprzęgającej. Zadaniem sterownika pętli zewnętrznej jest odtwarzanie sygnału zadanego w oparciu o sprzężenie zwrotne (pętla regulacji).

    Powyższa procedura daje możliwość uproszczenia modelu rozważanego obiektu do postaci wielokrotnego integratora, gdyż wpływ elementów dynamiki, które przyjęte były jako całkowite zakłócenie, zostaje skompensowany. Przykładowy obiekt nieliniowy, którego nieliniowe składniki dynamiki potraktujemy jako całkowite zakłócenie, może być rozważany jako liniowy (założeniem jest poprawność zaprojektowania obserwatora i pętli kompensującej zakłócenie). Dla tak uproszczonego modelu obiektu można zastosować w pętli zewnętrznej znane z literatury liniowe techniki sterowania.

    Podejście ADRC nie wymaga znajomości dokładnego modelu matematycznego procesu. Do zaprojektowania układu sterowania wymagane są jedynie rząd systemu (lub jego przybliżenie) oraz dostępność pomiarowa sygnału sterującego i wyjściowego obiektu. Istnieje także założenie, że w modelu sygnał sterujący wchodzi do obiektu w sposób liniowy (obiekt afiniczny ze względu na sterowanie).