ADRC——一阶ESO扩张状态观测器simulink实现及C语言代码

        理论部分见我之前的博客，一阶ESO相比起来实现更简单，也更好理解，可帮助新手入门使用。虽然常见的物理系统，绝大多都是二阶系统，如F=ma, 做位置控制时，一般用二阶ESO。但是一阶ESO也有一定的用途，后面有空把之前做的一阶ESO的实际案例开源出来。

simulink模型已上传网盘

链接：https://pan.baidu.com/s/1q7zgYNjGXXrAHaaPCSZqFA 
提取码：2579

1、公式推导

一阶系统模型：

 拓展为2阶系统：

建立起观测器：

fal函数：

 2、simulink

ESO代码

function [z1_hat,z2_hat] = fcn(y,u)
 
h=0.01;

 
persistent z1 z2 
if isempty(z1)  
    z1=0;
    z2=0;
end
 
e=y-z1;
 
fe1=fal(e,0.5,0.01);
fe2=fal(e,0.25,0.01);

z1=z1+h*(z2 + 100*fe1 + u);  %需要调参 <100,300>这两个参数
% 这里也可以写成 z1=z1+h*(z2 + 100*e + u);
z2=z2+ h*(300*fe2);


z1_hat=z1;
z2_hat=z2;

end
 
 
function f=fal(e,alpha,delta)
if abs(e)>delta
    f=abs(e)^alpha*sign(e);
else
    f=e/(delta^(1-alpha));
end
end

 模型搭建：

扰动估计效果：

控制效果

3、C语言代码 

.h文件

typedef struct
{
    float dt;
    float b;
    float z1_hat;
    float z2_hat;

    float alpha_1;
    float alpha_2;
    float delta_1;
    float beta_1;
    float beta_2;

    uint8_t start_flag;
} ESO_1order_pm_st;

.c文件

void ESO_1order(float y, float u, ESO_1order_pm_st *eso_pm)
{
    float e, fe1, fe2;
    if (eso_pm->start_flag == 0)
    {
        eso_pm->z1_hat = y;
        eso_pm->z2_hat = 0;
    }
    e = y - eso_pm->z1_hat;

    fe1 = fal(e, eso_pm->alpha_1, eso_pm->delta_1);
    fe2 = fal(e, eso_pm->alpha_2, eso_pm->delta_1);

    eso_pm->z1_hat += eso_pm->dt * (eso_pm->z2_hat + eso_pm->beta_1 * fe1 + eso_pm->b * u);
    eso_pm->z2_hat += eso_pm->dt * (eso_pm->beta_2 * fe2);
}

使用方法：

ESO_1order_pm_st  ESO_pm;

/*一阶ESO参数初始化*/

ESO_pm.dt = 0.001;
ESO_pm.alpha_1 = 0.5;
ESO_pm.alpha_2 = 0.25;
ESO_pm.b = 1.0f；

ESO_pm.delta_1 = 0.01;
ESO_pm.beta_1 = 50.0f;
ESO_pm.beta_2 = 100.0f;
ESO_pm.start_flag = 0;


 /*调用方法*/
ESO_1order(y, u, &ESO_pm);  //需要给入参数y和u