[發明專利]一種在火電廠汽溫系統中牛頓力學控制器的設計方法

有效

• 申請號: 201510403871.2
• 申請日: 2015-07-10
• 公開（公告）號: CN105204330B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 陳彥橋;華山;王德華;劉立衡
• 申請（專利權）人: 國電科學技術研究院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

1.一種在火電廠汽溫系統中牛頓力學控制器的設計方法，其特征在于：該方法具體步驟如下：

步驟一：設計期望的閉環系統：

H(s)＝1/(cs²+ds+1)(4)

其中c＝1/w²；d＝2ζ/w；ζ是無阻尼系數，取ζ＝0.75～1；w反映了系統的時間尺度，在選擇系統參數w時，需要在系統的動態品質指標和魯棒性之間作出平衡；

步驟二：針對G₁(s)＝k/(as²+bs+1)，設計控制器G_c1(s)：

G_c1(s)＝k_c(m₁s²+m₂s+m₃)/(n₁s²+n₂s+n₃)(5)

系統的開環傳遞函數是：

Q(s)＝k_ckm₃(m₁s²/m₃+m₂s/m₃+1)/((n₁s²+n₂s+n₃)(as²+bs+1))

一種簡單的計算方法是，取：

km₃＝1；m₁/m₃＝a；m₂/m₃＝b(6)

則Q(s)＝k_c/(n₁s²+n₂s+n₃)

系統的閉環傳遞函數是：

H₁(s)＝(k_c/(k_c+n₃))/(n₁s²/(k_c+n₃)+n₂s/(k_c+n₃)+1)(7)

式(7)中的k_c/(k_c+n₃)表示系統的靜態穩定值；當n₃＝0時，系統是無靜差的；當n₃＝0，k_c＝1時，牛頓力學控制器G_c(s)是一個PID控制器；

計算牛頓力學控制器G_c(s)的參數如下:根據k_c/(k_c+n₃)確定系統的靜態穩定值，k_c/(k_c+n₃)＝0.999，則靜態誤差為0.001；如果取n₃＝0.1，k_c＝99.9，然后結合式(5)，并且比較式(7)和(4)，求解控制器G_c1(s)式(5)中k_c,m₁,m₂,m₃,n₁,n₂,n₃的值；

m₃＝1/k；m₁＝a/k；m₂＝b/k；n₁＝(k_c+n₃)c；n₂＝(k_c+n₃)d(8)

f₁＝1/n₁；f₂＝-n₂/n₁；f₃＝-n₃/n₁；(9)

步驟三：根據式K_f＝f(h)＝c₀+c₁h+c₂h²+c₃h³+c₄h⁴+…(3)計算K_f

式中符號說明如下：h＝τ/t_p；c₀,c₁,c₂,c₃,c₄...是應用多項式回歸方法計算得到的系數；

牛頓力學控制器G_c(s)通過系統運動的位置m₃y、速度和加速度的負反饋作用，把被控對象的輸出軌跡引導和控制到期望的閉環系統H(s)＝1/(cs²+ds+1)的輸出軌跡上。