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 绪论 1
1.1 范式的转变：从PID控制到自抗扰控制 1
1.1.1 自抗扰控制与PID控制的兼容性 1
1.1.2 从一维设计到二维设计 2
1.1.3 参数整定 3
1.2 热工过程的自抗扰控制 3
1.2.1 工程实现 3
1.2.2 ESO初始值的设置 4
1.2.3 参数整定 5
1.2.4 结构改进 5
参考文献 6
第2章 自抗扰控制的原理与方法 8
2.1 自抗扰控制的基本理论 8
2.1.1 非线性自抗扰控制 8
2.1.2 线性自抗扰控制 10
2.2 不稳定热方程的自抗扰动态镇定 13
2.2.1 问题描述 13
2.2.2 闭环系统适定性 15
2.2.3 闭环系统稳定性 18
2.2.4 仿真研究 24
2.2.5 小结 25
2.3 不稳定波动方程的自抗扰动态镇定 25
2.3.1 问题描述 26
2.3.2 闭环系统适定性 27
2.3.3 闭环系统稳定性 32
2.3.4 仿真研究 39
2.3.5 小结 42
参考文献 42
第3章 单变量系统的自抗扰控制 44
3.1 低阶自抗扰控制重构对象分析 44
3.1.1 基于指定模型的抗扰原理 44
3.1.2 重构对象的特性分析 48
3.1.3 小结 63
3.2 典型高阶对象的自抗扰控制 63
3.2.1 高阶对象自抗扰控制系统优化设计流程 63
3.2.2 高阶对象自抗扰控制优化设计应用实例 65
3.2.3 小结 73
3.3 多个惯性环节串联的高阶系统自抗扰控制 74
3.3.1 改进自抗扰控制设计 74
3.3.2 仿真研究 81
3.3.3 过热汽温回路的现场应用 89
3.3.4 小结 99
3.4 非线性主动状态补偿控制 99
3.4.1 非线性主动状态补偿方法原理 99
3.4.2 自抗扰控制通用鲁棒评价框架 105
3.4.3 基于回路成形理论控制器频率特性优化设计 108
3.4.4 控制系统动态特性的定量评价 111
3.4.5 “分析—设计—优化—评价”非线性主动状态补偿控制方法设计流程 113
3.4.6 小结 115
3.5 一类本质非线性环节的非线性主动状态补偿控制 115
3.5.1 一类本质非线性环节 115
3.5.2 本质非线性环节的非线性主动状态补偿控制 118
3.5.3 小结 125
3.6 基于输入成形的自抗扰控制 126
3.6.1 输入成形技术简介 126
3.6.2 问题描述 127
3.6.3 自抗扰控制器结构 127
3.6.4 输入成形技术 132
3.6.5 基于输入成形的自抗扰控制结构 136
3.6.6 仿真研究 138
3.6.7 小结 147
3.7 时滞过程的改进一阶自抗扰控制及定量整定 147
3.7.1 时滞自抗扰控制结构 147
3.7.2 补偿对象回路近似分析与整定 148
3.7.3 基于预期动态的参数整定 149
3.7.4 仿真研究 151
3.7.5 小结 153
3.8 基于改进ESO的非最小相位系统二自由度控制 154
3.8.1 基于模型信息的改进ESO设计 154
3.8.2 反向调节量受限的最优前馈设计 156
3.8.3 收敛性及参数整定 156
3.8.4 仿真研究 158
3.8.5 小结 159
3.9 基于鲁棒约束的自抗扰控制定量整定 159
3.9.1 问题描述 159
3.9.2 二阶自抗扰控制的定量参数整定公式 164
3.9.3 一阶自抗扰控制的定量参数整定公式 176
3.9.4 小结 182
3.10 基于概率鲁棒的自抗扰控制 182
3.10.1 问题描述 182
3.10.2 设计思路和流程 183
3.10.3 仿真研究 188
3.10.4 实验台验证和现场应用 207
3.10.5 小结 214
参考文献 214
第4章 多变量系统的自抗扰控制 220
4.1 多变量逆解耦自抗扰控制 220
4.1.1 问题描述 220
4.1.2 多变量逆解耦自抗扰控制方法设计 221
4.1.3 自抗扰控制器参数整定方法 224
4.1.4 仿真研究 225
4.1.5 逆解耦矩阵物理可实现性分析 243
4.1.6 球磨机制粉系统逆解耦自抗扰控制 258
4.1.7 小结 265
4.2 基于等效开环传递函数的自抗扰控制 265
4.2.1 问题描述 265
4.2.2 多变量系统的等效开环传递函数 267
4.2.3 自抗扰控制器 271
4.2.4 基于EOTF的多变量自抗扰控制设计流程 272
4.2.5 仿真研究 273
4.2.6 小结 285
4.3 基于简单解耦的多变量系统自抗扰控制 285
4.3.1 问题描述 285
4.3.2 简单解耦 287
4.3.3 线性自抗扰控制器 290
4.3.4 基于广义简单解耦的多变量系统自抗扰控制设计 293
4.3.5 仿真研究 293
4.3.6 小结 309
4.4 多变量分散式自抗扰控制 309
4.4.1 问题描述 309
4.4.2 基于二阶自抗扰控制律的多变量分散控制器设计 311
4.4.3 基于输入成形的分散自抗扰控制结构设计 325
4.4.4 分散自抗扰控制的解耦能力分析 335
4.4.5 小结 361
参考文献 361
第5章 无理传递函数模型和分布参数系统的自抗扰控制 364
5.1 无理传递函数和分布参数系统 364
5.2 无理传递函数的自抗扰控制 365
5.3 仿真研究 368
5.4 小结 370
参考文献 371
第6章 分数阶系统的自抗扰控制 372
6.1 分数阶微积分概念及其性质 372
6.2 线性分数阶系统的自抗扰控制 375
6.2.1 线性分数阶动态抑制策略 376
6.2.2 扩张状态观测器 377
6.2.3 控制算法 379
6.2.4 稳定性 380
6.2.5 仿真研究 383
6.2.6 小结 386
6.3 非线性分数阶系统的自抗扰控制 386
6.3.1 非线性分数阶动态抑制策略 387
6.3.2 扩张状态观测器 387
6.3.3 控制算法 388
6.3.4 仿真研究 389
6.3.5 小结 389
6.4 几个具有物理背景的分数阶模型自抗扰控制器 392
6.4.1 分数阶永磁同步电机模型 392
6.4.2 分数阶加热炉模型 395
6.4.3 分数阶燃气轮机模型 397
6.4.4 分数阶热传导模型 398
6.4.5 小结 402
参考文献 402