自抗扰控制（ADRC）理论与工程实践：7.2 高阶、时滞与非线性系统的ADRC设计

7.2 高阶、时滞与非线性系统的ADRC设计

在前一节中，我们探讨了ADRC在一阶和二阶标准线性系统中的应用。然而，工程实践中的许多被控对象远不止于此，它们往往表现出高阶动态、显著的传输或计算时滞，以及固有的非线性。传统基于精确模型的控制方法在面对这些复杂性时，常常陷入建模困难、控制器设计复杂、鲁棒性不足的困境。本节旨在展示自抗扰控制（ADRC）处理此类复杂系统的能力与独特方法学。其核心思想始终如一：无论系统内部动态多么复杂，都将所有高于基准模型阶次的动态、时滞效应及非线性因素，统一视为“总扰动”的一部分，通过扩张状态观测器（ESO）进行实时估计和补偿。我们将分别针对高阶系统、时滞系统和非线性系统，阐述ADRC的设计思路、参数整定的特殊考量及稳定性鲁棒性验证方法。

7.2.1 高阶系统的处理与模型降阶设计

许多分布参数系统（如柔性结构、大型热力过程）或高阶集中参数系统，其精确模型可能是四阶、五阶甚至更高。为这样的对象设计全阶状态观测器和状态反馈控制器非常复杂。

1. ADRC的“降阶”控制思想
ADRC采取了一种务实且强大的“降阶”策略。对于一个真实的 NN