本书主要论述自抗扰控制器设计方法、参数整定规则及其在能源动力控制系统中的仿真模拟与现场试验。本书在理论分析的基础上，通过大量仿真实验详尽地讨论了自抗扰控制的应用，主要包括单变量与多变量系统的控制器设计与参数整定，气化炉、锅炉、汽轮机、发电机、飞行器、水轮发电机组、分布式能源系统等实际对象控制的仿真模拟，以及火电机组控制的现场应用试验。

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国家自然科学基金面上项目"热力过程的自抗扰控制"，项目编号50376029，负责人（科研代表性项目）； 国家自然科学基金面上项目"气化炉控制系统设计的随机方法"，项目编号51176086，负责人（科研代表性项目）

目录
前言
第1章 气化炉的自抗扰控制 1
1.1 ALSTOM气化炉 1
1.1.1 线性模型和控制要求 1
1.1.2 非线性模型和控制要求 4
1.2 ALSTOM气化炉的自抗扰控制 5
1.2.1 自抗扰控制方法简介 6
1.2.2 ALSTOM气化炉自抗扰控制方法设计 8
1.2.3 ALSTOM气化炉性能测试 18
1.2.4 小结 26
1.3 ALSTOM气化炉自抗扰控制方法参数的优化 27
1.3.1 优化过程及结果 27
1.3.2 性能测试 31
1.3.3 小结 37
1.4 ALSTOM气化炉非脆弱性能鲁棒性比较 38
1.4.1 ALSTOM气化炉自抗扰控制、PI控制方法非脆弱性能鲁棒性实验 38
1.4.2 小结 43
1.5 线性自抗扰控制在ALSTOM气化炉控制系统中的应用 44
1.5.1 一路线性自抗扰控制方法设计 44
1.5.2 两路线性自抗扰控制方法设计 50
1.5.3 小结 57
1.6 ALSTOM气化炉自抗扰控制设计实例 57
1.6.1 基于基准控制律的自抗扰控制方法设计及仿真结果 57
1.6.2 小结 64
1.7 有执行器速率饱和约束的自抗扰控制设计在ALSTOM
气化炉上的应用 65
参考文献 73
第2章 锅炉、汽轮机和发电机的自抗扰控制 76
2.1 火电单元机组机炉协调自抗扰控制 76
2.1.1 汽包锅炉单元机组的数学模型 77
2.1.2 机炉协调自抗扰控制系统设计 78
2.1.3 仿真实验与结果分析 80
2.1.4 小结 83
2.2 亚临界机组机炉协调控制的适应性非线性控制 83
2.2.1 机炉模型 84
2.2.2 机炉协调控制系统设计 85
2.2.3 仿真实验与结果分析 88
2.2.4 小结 96
2.3 发电机组汽轮机调门开度和励磁系统的非线性鲁棒协调控制 96
2.3.1 单机无穷大系统设计 97
2.3.2 多机电力系统设计 103
2.3.3 小结 111
2.4 单元机组机炉电非线性鲁棒协调控制 111
2.4.1 数学模型 112
2.4.2 控制律 114
2.4.3 仿真实验与结果分析 119
2.4.4 小结 132
2.5 基于逆解耦和自抗扰控制的超超临界燃煤机组负荷控制 132
2.5.1 基于凝结水节流的超超临界机组负荷控制方法设计 133
2.5.2 超超临界机组模型 134
2.5.3 超超临界直流炉特性分析 134
2.5.4 超超临界机组负荷解耦控制方法设计 135
2.5.5 仿真实验与结果分析 138
2.5.6 小结 142
2.6 结合前馈的自抗扰控制在机炉协调控制系统中的应用 143
2.6.1 机轮协调控制系统设计 144
2.6.2 机炉协调控制系统的自抗扰控制方法设计 145
2.6.3 仿真实验与结果分析 148
2.6.4 小结 151
2.7 循环流化床机组自抗扰协调控制 152
2.7.1 问题描述 153
2.7.2 控制系统结构 156
2.7.3 仿真实验与结果分析 159
2.7.4 小结 166
2.8 基于DEB的亚临界火电机组自抗扰协调控制 167
2.8.1 过程介绍 167
2.8.2 面向直接能量平衡控制的非线性建模 169
2.8.3 模型简化 172
2.8.4 参数辨识及校验 174
2.8.5 DEB控制结构的解耦性分析 179
2.8.6 基于多目标优化的DEB-ADRC方法 182
2.8.7 小结 186
2.9 基于增益调度的自抗扰控制 186
2.9.1 问题描述 187
2.9.2 自抗扰控制的增益调度设计 192
2.9.3 仿真实验与结果分析 199
2.9.4 小结 206
2.10 过热汽温系统的非线性自抗扰控制 207
2.10.1 过热汽温自抗扰控制仿真实例一 208
2.10.2 过热汽温自抗扰控制仿真实例二 210
2.10.3 小结 212
2.11 过热汽温系统的线性自抗扰控制 212
2.11.1 过热汽温模型 213
2.11.2 过热汽温串级控制结构 214
2.11.3 设计目标 214
2.11.4 自抗扰控制串级控制参数整定方法 214
2.11.5 过热汽温串级控制系统参数整定结果 216
2.11.6 仿真实验与结果分析 219
2.11.7 小结 223
2.12 自抗扰控制在循环流化床机组燃烧系统中的应用 224
2.12.1 循环流化床机组燃烧系统 224
2.12.2 循环流化床机组燃烧系统的自抗扰控制方法设计 226
2.12.3 仿真实验与结果分析 227
2.12.4 小结 232
2.13 结合简单解耦的自抗扰控制在循环流化床机组
燃烧系统中的应用 232
2.13.1 控制系统设计 233
2.13.2 仿真实验与结果分析 234
2.13.3 小结 238
2.14 自抗扰控制在炉膛压力控制系统中的应用 238
2.14.1 问题描述 239
2.14.2 控制器设计 240
2.14.3 仿真实验与结果分析 244
2.14.4 小结 254
2.15 基于BICO的自抗扰控制设计在流化床燃烧机组的应用 255
2.15.1 问题分析和控制结构 255
2.15.2 控制结构的有效性 261
2.15.3 FBC机组的仿真应用 262
2.15.4 小结 268
2.16 循环流化床锅炉床料系统自抗扰控制 269
2.16.1 问题描述 269
2.16.2 控制系统设计 275
2.16.3 仿真实验与结果分析 279
2.16.4 小结 281
2.17 超临界循环流化床机组给水系统自抗扰控制 281
2.17.1 循环流化床锅炉技术简介 282
2.17.2 白马600MW超临界循环流化床机组的给水控制系统分析 283
2.17.3 线性自抗扰控制在MEH系统中的应用 286
2.17.4 小结 289
2.18 大时滞热力过程的预估自抗扰控制 289
2.18.1 条件反馈型改进Smith预估器 290
2.18.2 扰动估计和补偿 294
2.18.3 参数整定 296
2.18.4 典型过程仿真研究 298
2.18.5 大时滞热力过程仿真研究 313
2.18.6 小结 316
参考文献 317
第3章 火电机组自抗扰控制试验 324
3.1 自抗扰控制的工程实现基础 324
3.1.1 ESO的离散化及其稳定性 324
3.1.2 无扰切换 325
3.1.3 限幅限速和前馈 329
3.1.4 小结 330
3.2 1000MW超超临界机组低压加热器凝结水位自抗扰控制 330
3.2.1 过程描述 330
3.2.2 模型辨识及控制仿真 332
3.2.3 现场试验 334
3.2.4 小结 336
3.3 亚临界机组磨煤机出口风温系统的自抗扰控制 336
3.3.1 过程描述 336
3.3.2 模型辨识及TD-ADRC仿真控制 337
3.3.3 现场试验 339
3.3.4 小结 340
3.4 330MW循环流化床过热汽温的自抗扰控制 341
3.4.1 过程描述 341
3.4.2 模型辨识及参数调整 342
3.4.3 现场试验 344
3.4.4 小结 345
3.5 循环流化床协调系统的自抗扰控制 346
3.5.1 非线性循环流化床协调控制系统建模 346
3.5.2 模型参数辨识 352
3.5.3 现场试验 356
3.5.4 小结 364
参考文献 364
第4章 飞行器的自抗扰控制 366
4.1 X-Cell50微型直升机的自抗扰控制 366
4.1.1 X-Cell50微型直升机对象模型描述 366
4.1.2 X-Cell50微型直升机姿态稳定自抗扰控制系统设计 367
4.1.3 各通道的自抗扰控制系统设计 368
4.1.4 基于Monte Carlo方法的ESO优化设计 369
4.1.5 基于Monte Carlo方法的控制系统性能鲁棒性的检验 370
4.1.6 仿真实验与结果分析 371
4.1.7 小结 372
4.2 垂直起降飞行器控制系统设计及仿真 373
4.2.1 平面垂直起降飞行器模型建立及分析 374
4.2.2 飞行器机动控制方法 377
4.2.3 仿真实验与结果分析 380
4.2.4 小结 385
4.3 双旋翼多输入多输出控制系统设计及仿真 385
4.3.1 TRMS模型的建立 387
4.3.2 控制系统设计 399
4.3.3 TRMS非线性模型仿真 402
4.3.4 TRMS线性辨识模型仿真 407
4.3.5 小结 414
4.4 自抗扰导引律 415
4.4.1 相对运动方程及导引精度 416
4.4.2 问题描述 420
4.4.3 自抗扰导引律设计 420
4.4.4 动态仿真 422
4.4.5 鲁棒性能分析 425
4.4.6 小结 426
4.5 攻击角约束下的自抗扰导引律 426
4.5.1 攻击角的基本概念 426
4.5.2 攻击角约束自抗扰导引律设计 428
4.5.3 动态仿真 429
4.5.4 模型辅助自抗扰导引律设计 434
4.5.5 鲁棒性能分析 436
4.5.6 小结 437
4.6 考虑自动驾驶仪的自抗扰导引律 437
4.6.1 自动驾驶仪的动态特性 438
4.6.2 考虑自动驾驶仪动态特性的导引律设计 438
4.6.3 动态仿真 439
4.6.4 鲁棒性能分析 441
4.6.5 小结 442
4.7 基于扩张状态观测器的滑模导引律 442
4.7.1 导引律问题描述 443
4.7.2 终端滑模导引律设计 444
4.7.3 动态仿真 447
4.7.4 鲁棒性能分析 449
4.7.5 小结 449
4.8 飞行器姿态的自抗扰控制与滑模控制性能鲁棒性比较 450
4.8.1 飞行器动力学模型 451
4.8.2 控制器设计 452
4.8.3 仿真实验与结果分析 454
4.8.4 小结 460
4.9 挠性航天器姿态控制系统设计及仿真 460
4.9.1 挠性航天器姿态控制系统设计 462
4.9.2 仿真实验与结果分析 466
4.9.3 小结 470
4.10 三自由度陀螺稳定平台状态补偿控制 470
4.10.1 陀螺稳定平台概述 471
4.10.2 陀螺稳定平台的数学模型 473
4.10.3 三自由度陀螺稳定平台特性分析 478
4.10.4 三自由度陀螺稳定平台频率优化设计 480
4.10.5 仿真实验及控制器性能鲁棒性检验 484
4.10.6 小结 490
参考文献 491
第5章 水轮发电机组与新能源系统的自抗扰控制 500
5.1 水轮发电机组水门开度的单变量自抗扰控制 500
5.1.1 水轮发电机组水门开度控制对象数学模型 500
5.1.2 水轮发电机组水门开度自抗扰控制器设计 503
5.1.3 仿真实验与结果分析 505
5.1.4 小结 508
5.2 水轮发电机组水门开度与励磁的双变量综合自抗扰控制 508
5.2.1 水轮发电机组数学模型 508
5.2.2 水轮发电机组水门开度与励磁的双变量综合自抗扰控制系统设计 510
5.2.3 仿真实验与结果分析 513
5.2.4 小结 517
5.3 水轮发电机组水门的适应型非线性控制 517
5.3.1 适应型非线性控制器设计 518
5.3.2 仿真实验与结果分析 520
5.3.3 小结 522
5.4 分布式能源系统的自抗扰控制 522
参考文献 525