adrc算法stm32
时间: 2025-03-15 21:09:33 浏览: 69
### ADRC算法在STM32平台上的实现
#### 背景介绍
ADRC(Active Disturbance Rejection Control,主动抗扰控制器)是一种先进的控制方法,其核心思想是通过实时估计和补偿系统的内外部干扰来提高控制性能[^1]。该算法由扩张状态观测器(ESO)、反馈控制器以及非线性误差补偿部分组成。
#### STM32硬件支持
STM32微控制器因其高性能、低功耗的特点,在嵌入式控制系统中被广泛采用。它提供了丰富的外设资源,如定时器、ADC模块和DMA功能,这些特性非常适合用于实现实时控制算法,例如ADRC[^2]。
#### 控制器设计流程
为了在STM32上实现ADRC算法,需完成以下几个方面的设计:
##### 扩张状态观测器(ESO)的设计
ESO的主要作用是对系统中的总扰动进行在线估计并加以补偿。对于一个典型的二阶系统而言,可以构建如下形式的三阶ESO方程:
\[ \dot{\hat{x}}_0 = f(\hat{x}_0, u) + b\cdot e_{z} \]
其中 \(e_z\) 是跟踪误差信号经过特定滤波处理后的结果[^3]。
##### 反馈律的选择
基于传统PID的思想或者更复杂的非线性函数作为最终输出量u(t) 的计算依据。具体表达式可能类似于下面这样:
\[ u(k)=K_p[e(k)-e(k-1)]+\sum K_i*e(i)+K_d*[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)] \]
##### 参数整定策略
参数调整直接影响到整个闭环系统的动态品质指标的好坏程度。一般情况下会先设定一些初步经验值再逐步优化直至满足实际需求为止[^4]。
#### 示例代码展示
以下是简化版适用于stm32f系列单片机C语言编程框架下的伪代码片段:
```c
// 定义全局变量
float z_hat[3]; // ESO的状态向量
float beta; // 增益因子
float kp,kd,ki; // PID增益项
void adrc_init(){
// 初始化各项系数...
}
void es_estimator(float y){
float temp;
/* 更新es estimator */
temp = (y-z_hat[0]);
z_hat[0]+=beta*(temp);
z_hat[1]+=(beta/beta_ratio)*temp;
z_hat[2]-=alpha*z_hat[1];
}
float pid_controler(float error){
static float prev_error=0.0;
float delta_u;
delta_u=kp*error+kd*(error-prev_error)+ki*integral_term;
integral_term+=error*dt;
prev_error=error;
return control_signal-delta_u;
}
```
#### 总结
上述内容概述了如何利用stm32开发板搭建adrc控制系统的过程,并给出了基本结构图与关键环节说明。值得注意的是,由于每个应用场景的具体条件不同,因此还需要针对实际情况做进一步细化和完善工作。
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