自抗扰控制（ADRC）理论与工程实践：8.4 无模型ADRC与数据驱动设计初步

8.4 无模型ADRC与数据驱动设计初步

经典的自抗扰控制器（ADRC）尽管通过扩张状态观测器（ESO）实现了对“总扰动”的估计与补偿，但其核心设计环节——尤其是跟踪微分器（TD）和状态误差反馈控制律（NLSEF）的非线性函数配置、ESO增益的整定等——依然依赖于对被控对象动态特性的部分先验知识（如积分链型结构、相对阶等）或经验。这在一定程度上限制了其在完全“黑箱”或动态特性快速时变复杂系统中的应用。无模型ADRC（Model-Free ADRC）与数据驱动设计旨在进一步剥离控制器设计对显式数学模型的依赖，完全或主要依靠系统的输入输出（I/O）数据流来构建或在线更新控制器的核心组件，代表了ADRC范式向更高层次“数据智能”融合的发展方向[1]。

8.4.1 “无模型”内涵与数据驱动核心理念

“无模型”在此语境下并非指控制器本身没有数学结构，而是指其设计过程无需一个参数化或结构化的显式数学模型（如传递函数、状态空间方程）。其核心理念是将动态系统的输入输出数据本身视为一种可被直接操作的“模型”。

数据驱动控制（Data-Driven Control, DDC）是实现无模型控制的主要途径。它与传统模型驱动控制（Model-Driven Control, MDC）的根本区别在于信息利用方式。MDC遵循“数据→（辨识）模型→控制器设计”的路径，模型误差会直接影响最终控制性能。DDC则尝试构建“数据→控制器”的直接映射，其设计准则直接基于数据中蕴含的系统动态信息，如特定形式的伪梯度、动态线性化参数等[2]。

对于ADRC而言，数据驱动的融合主要体现在两个层面：