航空发动机自抗扰控制器简捷设计与应用1
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2022-08-03
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PID 控制是最早发展起来的控制策略之一。由于
算法简易、鲁棒性好及可靠性高，其被广泛应用于过
程控制和运动控制
[1-2]
。目前在国内外航空发动机研
制中仍然广泛应用，并获得很好效果
[3-5]
。但由于 PID
控制器是基于线性系统设计的，对于航空发动机这类
非线性较强或模型不确定性较强的被控对象，传统的
PID 控制器的能力就有限了，相应的一些新型 PID 控
制方法从而得以发展
[6-7]
。
针对经典 PID 控制的局限性，韩京清提出了自抗
扰控制器（ADRC）
[7-9]
，构造跟踪微分器，继而构造出
非线性 PID 控制器，再根据反馈线性化原理，设计出
能动态估计模型内扰和外扰的状态观测器，从而设计
了 1 种新型非线性控制器。文献[8-9]中证明了自抗
扰控制技术较经典 PID 控制具有超调小、精度高、适
应性和鲁棒性强等优点。而且，由于 ADRC 具有不依
赖于被控对象的模型、无须测量系统的扰动、算法简
单、容易实现解耦控制等特点，已被众多学者、技术人
员应用于广泛的控制领域
[11]
。
本文开展了 ADRC 参数整定简化设计方法研
究，并应用于某型涡扇发动机转速控制器设计中。通
过仿真，并 与 PID 控制器进行比较，检验了该方法的
有效性。
1 自抗扰控制技术
自抗扰控制技术不仅继承了经典 PID 控制简单、
实用、有效的优点，而 且 融合了现代控制理论、非线性
控制理论的思想精华。其 核心是把系统的未建模动态
和未知外扰作用都归结于对系统的“总扰动”而进行
估计并给予补偿。自抗扰控制器包括：跟踪微分器
（TD），其作用是安排过渡过程并给出过程的微分信
号；扩张状态观测器（ESO），其 作 用是给出对象状态
变量估计值及系统模型和外扰实时总和作用的估计
航空发动机自抗扰控制器简捷设计与应用
李述清，张胜修，刘毅男，周帅伟
（第二炮兵工程学院，西安 710025）
摘要：针对航空发动机的强非线性特征，进行了自抗扰控制器（ ADRC）技术在航空
发动机控制系统中的应用研究。首先，从工程应用的角度出发，给出了 1 种简捷自抗扰
制器设计方法，从而减少了需整定参数，增强设计参数的物理直观性，以方便设计；然
后，将该方法应用于某型涡扇发动机控制器设计。仿真结果表明：ADRC 比 PID 控制方法
有效。
关键词：自抗扰控制器（ ADRC）；PID 控制；设计方法；航空发动机
SimpleDesignandApplicationofAutoDisturbanceRejectionController
渊ADRC冤forAeroengine
LIShu-qing,ZHANGSheng-xiu,LIUYi-nan,ZHOUShuai-wei
(TheSecondArtilleryEngineeringCollege,Xi'an710025,China)
Abstract: Aimingataeroenginehighnon-linearcharacteristics,theapplicationstudy
ofAutoDisturbanceRejectionController渊ADRC冤 wasconductedintheaeroenginecontrolsystem.Firstly,thesimpleADRCwasobtained
intheengineeringapplicationview,therebythechangeparameterswerereducedtoenhancethephysicalintuitiveofdesignparameters
andfacilitatethedesign.Secondly,themethodwasapplicatedinaturbofanenginecontrollerdesign.Then,thesimulationresultsshow
thatADRCismoreeffectivethanPIDcontroller.
Keywords: autodisturbancerejectioncontroller（ADRC）;PIDcontroller;designmethod;aeroengine
航空发动机
Aeroengine
李述清（ 1981），男，在 读博士研究生，
研究方向为航空发动机建模与控制等。
收稿日期：2011-11-24
第 38 卷第3期
2012 年 6 月
Vol.38No.3
Jun.2012
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