本书聚焦阀控非对称电液位置伺服系统自抗扰控制，系统讲解建模、控制器设计、参数整定与仿真验证，覆盖 NADRC、LADRC、自适应 ADRC、分数阶 / 滑模 ADRC 等前沿方案，配套仿真文件可直接复用。精准解决系统非对称、扰动、非线性控制痛点，是电液伺服领域科研与工程必备著作，助力高端装备控制性能升级。

采用非对称液压缸的阀控非对称电液位置伺服系统具有结构紧凑、占用空间小、推力大等优点，应用十分广泛。然而液压缸结构上的非对称、电液伺服阀的非线性、系统参数的不确定、对负载和测量噪声的扰动给整个系统的高性能控制带来了极大挑战。为满足
电液伺服系统高性能控制技术的需求，本书总结了作者对阀控非对称电液位置伺服系统自抗扰控制的研究成果，内容包括：阀控非对称电液位置伺服系统的构成和工作原理、电液伺服系统的先进控制方法及控制系统性能的评价指标；阀控非对称电液位置伺服系统及其核心元件的多输入-多输出非线性高阶状态空间模型、物理模型，非线性时变耦合模型以及基于这些模型的仿真分析；阀控非对称电液位置伺服系统的不同结构、不同阶数下的自抗扰控制器设计和参数整定规律；阀控非对称电液位置伺服系统的模糊、RBF自适应自抗扰控制和基于粒子群优化的参数自整定自抗扰控制；阀控非对称电液位置伺服系统的分数阶自抗扰控制和滑模自抗扰控制的设计理论及仿真。
本书可供从事高性能电液伺服元件和控制系统设计的工程技术人员以及高等院校相关专业的师生阅读和参考。

李跃松,河南科技大学,博士，副教授，硕士生导师，机械工程学会高级会员，青年学术带头人，现任职于河南科技大学机电液实验中心主任，主要从事液压传动与控制，机电控制及自动化方面的研究。主持完成国家级省部级项目6项，在国内外重要学术期刊上发表论文40余篇，出版学术专著2部，"十四五"河南省规划教材一部。

目录
前言
第1章绪论1
1.1电液伺服系统概述1
1.2阀控非对称电液位置伺服系统构成及其特性2
1.2.1系统构成2
1.2.2系统特性4
1.3电液伺服系统的控制方法5
1.4自抗扰控制原理及其在电液伺服系统中的应用8
1.4.1自抗扰控制原理8
1.4.2电液伺服系统中的应用现状11
1.5控制性能指标13
第2章阀控非对称电液位置伺服系统及其核心元件建模17
2.1电液伺服阀17
2.1.1结构及工作原理17
2.1.2分数阶微分高阶状态空间模型21
2.2斜盘式轴向柱塞泵34
2.2.1结构与工作原理34
2.2.2流量与脉动计算35
2.2.3Simcape物理建模36
2.3四通阀控非对称液压缸42
2.3.1状态空间模型与性能分析42
2.3.2Simcape物理建模与仿真49
2.4系统建模与仿真52
2.4.1分数阶微分高阶状态空间模型及其简化52
2.4.2控制系统建模与性能分析56
2.4.3Simcape物理建模与仿真58
2.4.4非线性时变耦合模型62
2.5本章小结68
第3章阀控非对称电液位置伺服系统的自抗扰控制69
3.1阀控非对称电液位置伺服系统带TD的非线性PID控制69
3.1.1控制原理及Simulink实现69
3.1.2控制系统仿真分析73
3.2非线性自抗扰控制（NADRC）77
3.2.1NADRC及其参数整定规律78
3.2.2NADRC的Simulink实现82
3.2.3控制系统仿真分析85
3.3线性自抗扰控制（LADRC）91
3.3.1LADRC与参数整定规律91
3.3.2LADRC的Simulink实现95
3.3.3控制系统仿真分析95
3.4带ESO扰动补偿的PID控制98
3.4.1原理及Simulink实现98
3.4.2控制系统建模仿真99
3.5本章小结104
第4章阀控非对称电液位置伺服系统自适应自抗扰控制106
4.1模糊自适应自抗扰控制(Fuzzy-ADRC)106
4.1.1Fuzzy-ADRC原理及实现107
4.1.2控制系统建模111
4.1.3性能仿真分析112
4.2RBF神经网络自适应自抗扰控制(RBF-ADRC)116
4.2.1RBF-ADRC原理及实现116
4.2.2控制系统建模119
4.2.3性能仿真分析119
4.3基于粒子群优化的自抗扰控制器参数自整定(PSO-ADRC)123
4.3.1PSO-ADRC参数自整定原理123
4.3.2控制系统建模125
4.3.3性能仿真分析126
4.4本章小结128
第5章阀控非对称电液位置伺服系统的分数阶自抗扰控制与滑模自抗扰
控制130
5.1分数阶自抗扰控制(FOADRC)130
5.1.1FOADRC原理及实现130
5.1.2控制系统建模133
5.1.3仿真分析133
5.2基于滑模NLSEF的滑模自抗扰控制137
5.2.1基于滑模NLSEF的滑模自抗扰控制(SMADRC)原理及实现137
5.2.2控制系统建模140
5.2.3仿真分析142
5.3基于滑模ESO的滑模自抗扰控制147
5.3.1基于滑模ESO的滑模自抗扰控制(SMADRC)原理及实现147
5.3.2控制系统建模153
5.3.3仿真分析153
5.4本章小结160
参考文献161

前言
电液伺服控制系统集机械、电子、液压、软件、传感和控制等多学科先进技术于一体，不但是液压技术的一个分支，也是控制领域的一个重要组成部分。由于具有抗负载刚度大、控制精度高、响应速度快、体积小、重量轻、输出功率大、信号处理灵活且易于实现各种参量反馈等优点，在对控制系统的输出功率、响应速度、控制精度要求较高的航空、航天、舰船、冶金及国防军事工业中有着广泛运用。
采用单活塞杆液压缸作为执行器的阀控非对称电液位置伺服系统由于占用空间小、位移传感器便于内置集成、结构简单紧凑、成本低、驱动负载能力更强，应用更为广泛。然而由于结构上非对称，单活塞杆液压缸两腔的泄漏系数、等效液压弹簧刚度和流体作用面积都是非对称的，这些非对称因素造成了液压缸双向运动时系统的开环增益、固有频率和阻尼比的非对称，最终导致系统阶跃响应时间、稳定性和稳态误差等性能指标不相同，并在换向时导致液压缸两腔内产生较大的压力跳变。除此之外，电液伺服阀的非线性、系统结构和参数的不确定、外负载干扰和未建模动态等都给阀控非对称电液位置系统的控制和性能提升带来了极大挑战，如何实现理想的抗扰动效果，是一项十分重要的工作。
自抗扰控制（Active Disturbance Rejection Control，ADRC）是一种自适应控制技术，其将
外界作用和被控对象本身的不确定因素视为“未知扰动”，仅需利用被控对象的输入和输出信息，便能够对系统状态以及所有“未知扰动”进行实时估计并给予补偿。由于不依赖系统模型，也无须测量外扰，便能够在多种非线性和不确定下保持良好的控制性能，因此ADRC可以有效解决阀控非对称电液位置系统的非对称、非线性、参数不确定、外负载干扰和未建模动态等因素带来的各种控制问题，确保其在各种不确定的内外扰动下中保持高性能稳定运行。
本书内容共分5章：第1章介绍阀控非对称电液位置伺服系统的构成和工作原理、电液伺服系统的先进控制方法、
自抗扰控制在电液伺服系统中的应用以及电液伺服系统分析和优化的控制性能指标等;第2章介绍阀控非对称电液位置伺服系统及电液伺服阀、柱塞泵、阀控非对称液压缸等核心液压元件的状态空间模型及Simcape物理模型；第3章介绍阀控非对称电液位置伺服系统的自抗扰控制，包括带微分跟踪器的非线性PID控制、非线性自抗扰控制、线性自抗扰控制和基于扩张状态观测器扰动补偿控制的实现与调参；第4章介绍阀控非对称电液位置伺服系统自抗扰控制的参数自适应和自整定，包括模糊自适应自抗扰控制、神经网络自适应自抗扰控制及基于粒子群优化的自抗扰控制器参数自整定方法;第5章介绍阀控非对称电液位置伺服系统的分数阶自抗扰控制与滑模自抗扰控制，通过引入分数阶微积分和滑模控制，解决系统高精度控制和大范围扰动下的鲁棒性问题。
本书的撰写凝聚了作者团队在高性能电液伺服元件与系统设计
领域多年的研究积累，既是对现有理论的深化拓展，亦为工程实践提供可借鉴的技术方案。在写作中，张贻哲、王棒、孟隆、史孬、龙会轩、徐佳丽、潘志广等课题组研究生在仿真和图像处理方面做了大量工作，在此表示感谢。
感谢智能矿山重型装备全国重点实验室(河南科技大学)给予的支持。
对于很多读者询问作者前著《电液伺服阀建模与Simulink仿真》中电液伺服阀非线性建模和电液伺服系统Simcape物理建模方法的问题，在本书的第2章中给出详细建模过程。本书的所有数学模型和物理模型的仿真文件可以联系作者（Email:liyaosong707@163.com）免费获取，另外欢迎读者咨询相关问题和商讨项目合作。
限于作者水平，书中难免有不妥和错误之处，恳请读者批评指正。