基于扩张状态观测器的永磁同步电机(PMSM) 自抗扰控制ADRC仿真模型 MATLAB Simulink ①跟踪微分器TD：为系统输入安排过渡过程，得到光滑的输入信号以及输入信号的微分信号。 ②非线性状态误差反馈律NLSEF：把跟踪微分器产生的跟踪信号和微分信号与扩张状态观测器得到的系统的状态计通过非线性函数进行适当组合，作为被控对象的控制量 ③扩张状态观测器ESO：作用是得到系统状态变量的估计值及扩张状态的实时作用量。 在现代电气工程和自动化控制领域，永磁同步电机（PMSM）因其高效率、高精度和优良的动态性能而得到广泛应用。电机控制系统的设计与优化一直是电气工程研究的热点，其中包括自抗扰控制（Active Disturbance Rejection Control, ADRC）的研究。ADRC是一种新型的控制策略，它通过对系统内外扰动的在线估计与补偿，达到提高系统控制性能的目的。 自抗扰控制的关键在于扩张状态观测器（Extended State Observer, ESO），它能够估计系统状态变量以及系统内外扰动的实时作用量。ESO通过构造一个虚拟的扩张状态，将系统的不确定性和外部干扰归纳其中，使得系统控制设计仅需考虑这个虚拟状态的观测问题。而跟踪微分器（Tracking Differentiator, TD）的作用是为系统输入安排一个平滑的过渡过程，并能够得到光滑的输入信号及其微分信号。这样设计的好处是，在系统的控制输入和状态变化剧烈时，能够有效避免由于突变引起的控制性能下降。 非线性状态误差反馈律（Nonlinear State Error Feedback, NLSEF）则是将TD产生的跟踪信号和微分信号与ESO获得的系统状态估计通过非线性函数进行组合，形成被控对象的控制量。这个反馈机制是ADRC的核心，其设计的合理性直接关系到控制系统的性能。 MATLAB Simulink作为一款强大的仿真工具，为复杂系统的模型构建、仿真分析和控制设计提供了便利。通过在Simulink环境中搭建基于扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰控制模型，研究人员可以直观地观察和分析系统的响应特性，对控制策略进行优化调整，进而达到提高电机控制精度和稳定性的目的。 仿真模型的构建过程涉及多个环节，包括电机模型的建立、控制器的设计、扰动的模拟与补偿等。在具体实施中，首先需要对PMSM进行精确建模，包括电机的基本参数、电磁特性以及机械特性等。然后根据ADRC的原理，设计出相应的ESO和NLSEF算法，并通过Simulink中的各种模块进行搭建和仿真。仿真过程中，研究人员可以根据需要对模型参数进行调整，观察控制效果，以达到最佳的控制性能。 通过仿真模型，可以对永磁同步电机在不同的工作条件下的性能进行分析，包括起动、负载变化、速度控制等。此外，还可以模拟各种扰动因素，如负载突变、电网波动等，检验ADRC的抗扰动能力。这种仿真分析方法对于预测系统的实际表现、优化控制策略、降低研发成本等方面具有重要意义。 在现代电机控制领域，通过模型仿真进行控制策略的预研和验证已成为一种普遍的做法。基于扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰控制ADRC仿真模型的研究，不仅推动了电机控制理论的发展，也为实际应用提供了有效的技术支持。随着电气工程领域技术的不断进步，类似的研究还将继续深化，对提高电机控制系统的性能、拓展其应用范围具有重要的理论和实际价值。

数字微分器设计算例7.6.1 分别用矩形窗和哈明窗设计N=6的数字微分器。 解：此题的MATLAB程序hc761非常简单： N=6; tau=(N-1)/2; n=[0:N-1]+eps; % 微分器长度 hd =-sin((n-tau).*pi)./(pi.*(n-tau).^2); % 脉冲响应 hh=hd.*hamming(N)‘; % 加哈明窗后的系数 [Hd,wd]=freqz(hd,1); %矩形窗微分器频率响应 [Hh,wh]=freqz(hh,1); % 哈明窗微分器频率响应 运行程序所得的微分器系数分别为hd及hh。其符幅特性见下图，对三种情况进行了比较》

buck-boost变换器的非线性PID控制，主电路也可以换成别的电路。 在经典PID中引入了两个TD非线性跟踪微分器，构成了非线性PID控制器。 当TD的输入为方波时，TD的输出，跟踪方波信号也没有超调，仿真波形如下所示。 输入电压为20V，设置输出参考电压为10V，在非线性PID的控制下，输出很快为10V，且没有超调。 当加减载时，输出电压也一直为10V。 整个仿真全部采用模块搭建，没有用到S-Function。

您可以使用它来区分包含高频噪声的信号/矢量。 您使用的点越多，以更多计算为代价的噪声抑制就越大。 robustDiff 使用未来信息和过去信息来估计当前点的导数（非因果）。 robustDiffOneSide 仅使用过去的信息（因果关系）。 robustDiffOneSide的相移会随着使用的点数的增加而增加，因此请注意。 安装/设置说明： 将 zip 的内容添加到您的路径中。 该文档将通过 MATLAB 主文档页面上的“补充软件”链接提供。 “补充软件”链接仅在您将 zip 文件的内容添加到您的路径时才会显示。 如果这很复杂，只需查看“文档”目录。 使用的公式来自 Pavel Holoborodko 所做的工作。 有关这些公式的更多信息，请访问他的网站： http : //goo.gl/vfRWcg

数字微分器的设计 严格地说，微分器只是为连续系统定义的。如果对x(t)的拉普拉斯变换是X(s)，则对x(t)的导数的拉普拉斯变换是： 故连续微分器的传递函数是s，其频率响应则是： 长度为N的数字微分器，其理想频率响应为： 附加相位-τω=-0.5(N-1)ω是由因果性决定的。

低通 IIR 数字微分器加权逆辛普森和梯形方案基于 Al-Aloui 关于 IIR 积分器反相的想法 想要查询更多的信息： http://www.csois.usu.edu/people/yqchen/dd/index.html

基于梯形 (Tustin) 规则幂级数展开的新型通用 IIR 型数字分数阶微分器和积分器。 有关更多详细信息和帮助，请写： >> 帮助 dfod3 另请参阅我之前的数字分数阶微分器和积分器： http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/3672 http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/3673 或文章中的更多信息： http://www.advancesindifferenceequations.com/content/2011/1/652789

在对典型跟踪微分器深入研究的基础上，提出一种改进的非线性跟踪微分器．该跟踪微分器综合了线性跟踪微分器和非线性跟踪微分器的优点，不但无颤振现象，而且具有良好的动态响应和较强的滤波能力，兼顾了快速性和准确性的要求，可实现任意信号的跟踪和微分．该跟踪微分器形式简单、易于实现．仿真结果表明，改进型非线性跟踪微分器具有优良的性能．

根据韩晶清老师的自抗扰控制中跟踪微分器仿真

自抗扰控制技术（含最速跟踪微分器）