关于自抗扰控制（ADRC）在伺服系统中的实时性实现与抖振问题

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30 浏览2024年3月6日

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孟子非 2024年1月9日 0条评论

最近在做毕业论文，课题是关于“高性能永磁同步电机（PMSM）的非线性控制”。为了提高系统的抗扰能力，我弃用了传统的 PID，改用自抗扰控制（ADRC）。但在控制器部署到 DSP（TI F28335）的过程中遇到了两个非常头疼的问题：一个是线性扩张状态观测器（LESO）的抖振：为了实时观测负载扰动，我调大了观测器增益 β01 和 β02，但在电机空载运行时，电流环出现了非常明显的高频抖振噪声，甚至能听到电机的滋滋声。还有计算延迟导致的不稳定：ADRC 的算法复杂度比 PI 高不少，在 10kHz 的控制频率下，算力占用接近 85%。我怀疑是控制延迟导致了相位滞后，系统在动态响应时超调量反而比 PID 还大。

目前的参数：采样频率 fs=10kHz，观测器带宽 ωo=600。

求教各位，在工业级 DSP 上部署 ADRC 时，大家是如何平衡“观测精度”和“噪声抑制”的？有没有针对 F28335 的算法代码优化建议？

熊熠辰已回答的问题 2024年3月6日

2 答案

score 0 · Answer 1 · 2024-03-06T05:59:52+00:00

抖振问题大概率是离散化导致的。你用的是 Eular 离散还是 Tustin 离散？ADRC 这种对导数敏感的算法，如果离散化处理不好，高频增益会爆表。至于计算延迟，你可以尝试控制律（Control Law）前置计算的方法，或者在下一次中断开始时直接更新占空比，减少处理延迟。

score 0 · Answer 2 · 2024-01-21T05:59:42+00:00

ADRC 对噪声非常敏感。你的 ωo 给到 600 有点太激进了。建议：

在 LESO 的输入端加一个简单的一阶低通滤波器，或者把传统的线性观测器换成改进型的非线性扩张状态观测器（NESO），利用 fal 函数的“大误差小增益、小误差大增益”特性来抑制抖振。
另外，F28335 有浮点运算单元，但你一定要检查是否开启了硬件加速，不然算力确实吃紧。