[發(fā)明專利]一種獲取偽三階慣性環(huán)節(jié)的濾波方法和裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710493865.X
• 申請(qǐng)日: 2017-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN107092190A
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 張春水,唐京橋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及過程控制領(lǐng)域，尤其涉及一種獲取偽三階慣性環(huán)節(jié)的濾波方法和裝置。

背景技術(shù)

在過程控制實(shí)踐中，跨階控制是普遍存在的，例如將低階控制器用于高階對(duì)象的控制。PID(Proportion integration differentiation)控制器屬于一種二階控制器，PID對(duì)二階對(duì)象具有良好的控制特性。跨階控制對(duì)PID控制是可行的，例如將PID用于高階(大于二階)對(duì)象的控制，可通過參數(shù)降階處理，將高階對(duì)象參數(shù)轉(zhuǎn)換為二階對(duì)象參數(shù)，可獲得良好的跨階控制特性。

將自抗擾控制器ADRC(Active disturbance rejection controller)用于跨階控制，存在抗擾性能下降的問題。例如，將一階ADRC用于高階對(duì)象控制的抗擾性能將有較大程度的下降，這不是一個(gè)通過對(duì)象參數(shù)降階處理就能夠較好解決的問題。原因是：理論上，ADRC的階數(shù)需要與控制對(duì)象的階數(shù)相對(duì)應(yīng)，ADRC在階內(nèi)具有優(yōu)良的抗擾控制性能，但跨階控制的抗擾性能有較大程度的下降，這是事物的矛盾性所決定的簡單道理。對(duì)于高階對(duì)象的ADRC控制，直接的解決方法就是增加ADRC的階數(shù)，但是隨著ADRC階數(shù)的增加，ADRC的結(jié)構(gòu)也更加趨于復(fù)雜化，例如，構(gòu)造三階以上ADRC就相當(dāng)復(fù)雜了，通常ADRC的階數(shù)被限制在三階以內(nèi)。因此，對(duì)自抗擾控制器的跨階控制理論研究還有更多值得探討。如果將二階線性自抗擾控制器用于大于二階慣性對(duì)象控制，較好的方法就是將大于二階慣性對(duì)象變換為偽三階慣性環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種獲取偽三階慣性環(huán)節(jié)的濾波方法和裝置，解決了將三階自抗擾控制器用于跨階控制時(shí)存在抗擾性能下降的技術(shù)問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種獲取偽三階慣性環(huán)節(jié)的濾波方法，包括步驟：

S1：通過模型辨識(shí)獲取慣性對(duì)象的預(yù)設(shè)數(shù)慣性常數(shù)、預(yù)設(shè)數(shù)增益、預(yù)設(shè)數(shù)階數(shù)，所述慣性對(duì)象表達(dá)為公式：

其中，IO(s)為慣性對(duì)象的傳遞函數(shù)；T_α為慣性對(duì)象的預(yù)設(shè)數(shù)慣性常數(shù)，單位s；K_α為慣性對(duì)象的預(yù)設(shè)數(shù)增益，單位無量綱；n為慣性對(duì)象的預(yù)設(shè)數(shù)階數(shù)，單位無量綱；

S2：設(shè)置第一慣性濾波器的第一慣性階數(shù)、第一慣性常數(shù)、第一增益，所述第一慣性濾波器表達(dá)為公式：

其中，IF1(s)為第一慣性濾波器的傳遞函數(shù)；n1為第一慣性濾波器的第一慣性階數(shù)，單位無量綱；T_α1為第一慣性濾波器的第一慣性常數(shù)，單位s；K_α1為第一慣性濾波器的第一增益，單位無量綱；

S3：設(shè)置第二慣性濾波器的第二慣性階數(shù)、第二慣性階數(shù)、第二增益，所述第二慣性濾波器表達(dá)為公式：

其中，IF2(s)為第二慣性濾波器的傳遞函數(shù)；n2為第二慣性濾波器的第二慣性階數(shù)，單位無量綱；T_α2為第二慣性濾波器的第二慣性常數(shù)，單位s；K_α2為第二慣性濾波器的第二增益，單位無量綱；

S4：設(shè)置所述第一慣性階數(shù)等于3、設(shè)置所述第二慣性階數(shù)等于所述預(yù)設(shè)數(shù)階數(shù)、設(shè)置所述第一慣性常數(shù)等于所述預(yù)設(shè)數(shù)慣性常數(shù)、設(shè)置所述第二慣性常數(shù)等于所述預(yù)設(shè)數(shù)慣性常數(shù)、設(shè)置所述第一增益等于所述預(yù)設(shè)數(shù)增益、設(shè)置所述第二增益等于所述預(yù)設(shè)數(shù)增益；

S5：將第一濾波器到第預(yù)設(shè)數(shù)階數(shù)濾波器按第一濾波器與第二濾波器并聯(lián)并將第一濾波器的輸出與第二濾波器的輸出進(jìn)行減法運(yùn)算的方式依次組合，形成組合濾波器，表達(dá)為公式：

F(s)＝IF1(s)-IF2(s)

其中，F(xiàn)(s)為組合濾波器的傳遞函數(shù)；IF1(s)為第一慣性濾波器的傳遞函數(shù)；IF2(s)為第二慣性濾波器的傳遞函數(shù)；

S6：將慣性對(duì)象與組合濾波器進(jìn)行并聯(lián)，將慣性對(duì)象的輸出與組合濾波器的輸出進(jìn)行加法運(yùn)算獲取偽三階慣性環(huán)節(jié)輸出，表達(dá)為公式：

其中，F(xiàn)OIO(s)為偽三階慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)；IO(s)為慣性對(duì)象的傳遞函數(shù)；F(s)為組合濾波器的傳遞函數(shù)；T_α為預(yù)設(shè)數(shù)慣性常數(shù)，單位s；T_α1為第一慣性常數(shù)，單位s；n為預(yù)設(shè)數(shù)階數(shù)，單位無量綱；n1為第一慣性階數(shù)，單位無量綱；n2為第二慣性階數(shù)，單位無量綱；K_α為預(yù)設(shè)數(shù)增益，單位無量綱；K_α1為第一增益，單位無量綱；K_α2為第二增益，單位無量綱；