MATLAB二阶自抗扰控制器（ADRC）系统设计与仿真实现

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现了完整的二阶自抗扰控制器（ADRC）算法架构，包含跟踪微分器（TD）用于平滑过渡过程和提取微分信号，以及扩张状态观测器（ESO）进行实时系统状态和总扰动估计。提供模块化算法以简化仿真和分析。适用于控制系统的鲁棒性评估及理论验证。

详 情 说 明

二阶自抗扰控制器（ADRC）系统设计与仿真实现

项目介绍

本项目基于自抗扰控制（ADRC）理论，实现了一套完整的二阶自抗扰控制器系统。该控制器通过独特的三大核心模块——跟踪微分器（TD）、扩张状态观测器（ESO）和非线性误差反馈率（NLSEF）——有效解决了控制系统中的设定值突变、模型不确定性及外部扰动等问题。项目不仅提供了算法核心的 MATLAB 函数实现，还构建了 Simulink 仿真模型，便于进行控制器性能的分析与验证。

功能特性

• 安排过渡过程：通过跟踪微分器平滑处理参考信号，避免设定值阶跃变化引起的系统超调。
• 总扰动估计与补偿：利用扩张状态观测器实时估计并补偿系统总扰动（包括未建模动态和外部干扰）。
• 非线性控制律：采用基于状态误差的非线性组合生成控制量，提升系统动态性能。
• 模块化设计：核心算法封装为独立函数，方便调用、修改与集成。
• 综合仿真验证：提供 Simulink 模型，支持对不同参考信号和扰动条件下的控制器性能进行测试。

使用方法

1. 参数配置：根据需要调整被控对象模型参数以及控制器的关键参数（如TD快速因子、ESO带宽等）。
2. 运行仿真：在 MATLAB 环境中运行主脚本或打开 Simulink 模型进行仿真。
3. 结果分析：查看生成的系统响应曲线、状态估计曲线及性能指标（如超调量、调节时间等），评估控制效果。

系统要求

• 软件平台：MATLAB (版本 R2016a 或更高) ，Simulink。
• 必要工具包：通常仅需基础 MATLAB 和 Simulink 环境，无需额外工具箱。

文件说明

主程序文件集成了自抗扰控制器的完整仿真流程。它负责初始化系统与控制器参数，调用跟踪微分器、扩张状态观测器及非线性状态误差反馈等核心算法模块完成控制量的计算，并执行闭环系统仿真。同时，该文件还完成了仿真结果的可视化输出，包括系统响应、状态估计以及扰动估计的曲线绘制，并计算关键性能指标以供分析。