[發明專利]一種用于積分加純滯后對象的雙閉環結構的控制器

在審

• 申請號: 201711339194.8
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108021021A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 鄭浩;任正云;陳安鋼;范智平;文盼;陳毅;吳姍姍
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;錢文斌

本發明涉及一種用于積分加純滯后對象的雙閉環結構的控制器，包括內環組合積分控制器和外環組合積分控制器，所述內環組合積分控制器將積分加純滯后對象進行鎮定，使其成為閉環穩定系統；所述外環組合積分控制器將積分加純滯后對象與內環組合積分控制器作為一個整體，用于消除輸入干擾的影響和改善控制系統的動態性能，使得控制系統達到規定的動態性能指標。本發明結構簡單、參數調節方便且控制效果良好。

技術領域

本發明涉及自動控制技術領域，特別是涉及一種用于積分加純滯后對象的雙閉環結構的控制器。

背景技術

實際工業生產過程控制中，常常會遇到具有積分特性的環節，例如化工過程的大多數液槽、氣罐、原料或成品存貯系統，它們的模型可以利用積分加純滯后緩解描述。此類控制對象在階躍輸入的作用下，其輸出不能自動地達到穩定狀態，而是持續地增大或者減小；且由于具有延時環節的存在，輸出不能及時地反映出過程的變化。因此，這類對象控制的難度較大。

自從Astrom等發表文章以來，針對此種控制對象的研究就變得非常的活躍。一些文獻對這類對象提出了各種各樣的控制方法，但或多或少都存在一些問題：(1)控制器的設計難度較大，并且不利于現場的實施；(2)控制器的參數整定繁瑣，且參數無明確的物理意義；(3)對于干擾和模型失配較為敏感，無實際應用價值。針對上述問題，有學者根據內模控制的理論提出了一種二自由度PID調節器的設計方法，它僅具有兩個參數，且系統的目標值跟蹤特性和干擾抑制特性和參數之間具有單調變化的關系；并有其他學者提出了一種積分過程PID自整定方法，引入反饋機制將積分過程轉換為穩定過程，在此基礎上基于魯棒指標設置PID控制器，為積分加純滯后對象的控制提供了一種新的方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于積分加純滯后對象的雙閉環結構的控制器，結構簡單、參數調節方便且控制效果良好。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種用于積分加純滯后對象的雙閉環結構的控制器，包括內環組合積分控制器和外環組合積分控制器，所述內環組合積分控制器將積分加純滯后對象進行鎮定，使其成為閉環穩定系統；所述外環組合積分控制器將積分加純滯后對象與內環組合積分控制器作為一個整體，用于消除輸入干擾的影響和改善控制系統的動態性能，使得控制系統達到規定的動態性能指標。

所述內環組合積分控制器的傳遞函數其中，τ1為控制器的可調參數，K代表增益，L代表對象延遲時間，s代表復頻域算子。

所述外環組合積分控制器的傳遞函數其中，τ1、τ2為控制器的可調參數，L代表對象延遲時間，s代表復頻域算子。

有益效果

由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果：本發明由內環和外環兩個組合積分控制器疊加而成，內環用于將系統穩定，外環用于消除輸入干擾的影響和改善控制系統的動態性能。這種控制器可調參數少，且參數具有明確的實際意義，使得參數調節更為方便。

附圖說明

圖1為積分加純滯后對象的組合積分控制系統結構圖；

圖2為積分加純滯后對象雙閉環組合積分控制系統結構圖；