[發明專利]一種偽一階慣性濾波方法和裝置

在審

• 申請號: 201710493874.9
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107132767A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 李軍
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 張春水,唐京橋

技術領域

本發明涉及過程控制領域，尤其涉及一種偽一階慣性濾波方法和裝置。

背景技術

在過程控制實踐中，跨階控制是普遍存在的，例如將低階控制器用于高階對象的控制。PID(Proportion integration differentiation)控制器屬于一種二階控制器，PID對二階對象具有良好的控制特性。跨階控制對PID控制是可行的，例如將PID用于高階(大于二階)對象的控制，可通過參數降階處理，將高階對象參數轉換為二階對象參數，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用于高階對象控制的抗擾性能將有較大程度的下降，這不是一個通過對象參數降階處理就能夠較好解決的問題。原因是：理論上，ADRC的階數需要與控制對象的階數相對應，ADRC在階內具有優良的抗擾控制性能，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。對于高階對象的ADRC控制，直接的解決方法就是增加ADRC的階數，但是隨著ADRC階數的增加，ADRC的結構也更加趨于復雜化，例如，構造三階以上ADRC就相當復雜了，通常ADRC的階數被限制在三階以內。因此，對自抗擾控制器的跨階控制理論研究還有更多值得探討。如果將一階線性自抗擾控制器用于大于一階慣性對象控制，較好的方法就是將大于一階慣性對象變換為偽一階慣性環節。

發明內容

本發明實施例提供了一種偽一階慣性濾波方法和裝置，解決了將自抗擾控制器用于跨階控制時，存在抗擾性能下降的技術問題。

本發明實施例提供的一種偽一階慣性濾波方法包括步驟：

S1：通過模型辨識獲取慣性對象的預設數慣性常數、預設數增益、預設數階數，所述慣性對象表達為公式：

其中，IO(s)為所述慣性對象的傳遞函數；T_α為所述慣性對象的預設數慣性常數；K_α為所述慣性對象的預設數增益；n為所述慣性對象的預設數階數；

S2：設置第一慣性濾波器的第一慣性階數、第一慣性常數、第一增益，所述第一慣性濾波器表達為公式：

其中，IF1(s)為所述第一慣性濾波器的傳遞函數；n1為所述第一慣性濾波器的第一慣性階數；T_α1為所述第一慣性濾波器的第一慣性常數；K_α1為所述第一慣性濾波器的第一增益；

S3：設置第二慣性濾波器的第二慣性階數、第二慣性階數、第二增益，所述第二慣性濾波器表達為公式：

其中，IF2(s)為所述第二慣性濾波器的傳遞函數；n2為所述第二慣性濾波器的第二慣性階數；T_α2為所述第二慣性濾波器的第二慣性常數；K_α2為所述第二慣性濾波器的第二增益；

S4：設置所述第一慣性階數等于1，設置所述第二慣性階數等于所述預設數階數減1，設置所述第一慣性常數等于所述預設數慣性常數、設置所述第二慣性常數等于所述預設數慣性常數、設置所述第一增益等于所述預設數增益、設置所述第二增益等于1；

S5：所述第一慣性濾波器與所述第二慣性濾波器按所述第一慣性濾波器的輸出信號輸入所述第二慣性濾波器，所述第一慣性濾波器的輸出信號與所述第二慣性濾波器的輸出信號進行減法運算的方式進行組合，形成組合濾波器，表達為公式：

F(s)＝IF1(s)-IF1(s)IF2(s)

其中，F(s)為所述組合濾波器的傳遞函數；IF1(s)為所述第一慣性濾波器的傳遞函數；IF2(s)為所述第二慣性濾波器的傳遞函數；

S6：將所述慣性對象與所述組合濾波器進行并聯，將所述慣性對象的輸出與所述組合濾波器的輸出進行加法運算獲取偽一階慣性環節輸出，表達為公式：

其中，FOIO(s)為所述偽一階慣性環節的傳遞函數；IO(s)為所述慣性對象的傳遞函數；F(s)為所述組合濾波器的傳遞函數；T_α為所述預設數慣性常數；T_α1為所述第一慣性常數；n為所述預設數階數；n1為所述第一慣性階數；n2為所述第二慣性階數；K_α為所述預設數增益；K_α1為所述第一增益；K_α2為所述第二增益；

S7：將所述偽一階慣性環節的輸出輸入一階線性自抗擾控制器。