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自抗扰控制(ADRC)技术采用基于扰动信息的二元设计思想,克服了比例积分微分(PID)控制技术缺陷,具有抗扰性高、鲁棒性好等优良性能,目前已广泛应用于伺服系统、电力系统等领域,成果斐然。线性ADRC(LADRC)技术的研究越发成熟,而非线性ADRC(NADRC)技术还需要进一步提高并推广。因此,本文采用类双曲正切(atanh)函数和高阶滑模技术对NADRC进行改进,并结合粒子群(PSO)算法对控制器参数进行整定,完成了改进型自抗扰控制器的设计。同时,以稳定平台系统为被控对象,验证了本文算法的有效性。本文主要的研究工作描述如下:(1)介绍了自抗扰控制器的基本结构和相关原理,分析了控制器组成模块的主要功能和补偿因子对控制性能的影响。(2)在不增加控制器结构复杂性的基础上,从两方面对NADRC进行了改进。首先,针对fal函数在切换点处易产生输出抖动的问题,引进了平滑性更好的atanh函数以替代fal函数,基于此设计了状态误差反馈控制律部分,并给出了稳定性证明。其次,采用了有限时间收敛的高阶滑模技术来设计扩张状态观测器,并且引进Terminal吸引子函数以修正原先的符号函数,从而进一步提高了系统观测精度,使得观测结果更为光滑;另外,为了解决微分峰值现象,设计了基于atanh函数的变增益高阶滑模观测器。(3)针对ADRC参数较多的问题,采用了PSO算法来完成控制系统的优化设计。首先,简要介绍了该算法的基本流程,然后对控制器进行分析,进而选取需要整定的参数,最后根据系统特性来设计相关的适应度函数。(4)为了验证本文算法的有效性,选用了两输入两输出的二轴稳定平台系统作为被控对象。建立了系统的动力学模型、摩擦模型和控制电机模型,采用本文算法来设计控制器,将系统内部不确定性因素、摩擦干扰和外界其他扰动集总起来,进行估计并补偿,使得原先的复杂系统化简为并联型系统,从而方便控制。与PID、传统ADRC相比,改进型自抗扰控制器具有抗扰性好、误差收敛精度高等优点。