[發明專利]一種基于模型觀測的對傳感器噪聲抑制比可調的閉環控制方法

有效

• 申請號: 202010137995.1
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111308892B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 寧宗祺;毛耀;黃永梅;陳興龍;趙志強
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于模型觀測的對傳感器噪聲抑制比可調的閉環控制方法，其特征在于：包括：

1)在對被控對象實施閉環控制前，通過掃頻方式建立從控制輸入信號r_sp(s)到傳感器輸出信號y_sp(s)的傳遞關系P(s)＝y_sp(s)/r_sp(s)，再通過曲線擬合獲得傳遞函數的數學模型P_n(s)≈P(s)，其中C(s)代表閉環校正函數，P(s)代表被控對象自身，P_n(s)代表被控對象的數學模型，Q(s)代表噪聲抑制函數；r代表控制輸入信號，y代表閉環控制輸出，y′代表傳感器輸出，n代表傳感器噪聲；

2)對傳感器噪聲抑制的原理如下：1)通過將傳感器的輸出信號和數學模型輸出的理論信號相減得到傳感器噪聲的觀測值；2)將噪聲的觀測值經過Q濾波器進行處理，得到想要的噪聲抑制比|Q(s)|；3)將處理后的噪聲觀測值反相疊加于傳感器的輸出端從而進行噪聲抑制；

3)閉環控制性能和噪聲抑制性能如下：設由r(s)到y(s)的傳遞函數為T_yr(s)，由n(s)到y(s)的傳遞函數為T_yn(s)，則：

表達式(1)體現了閉環性能：當P_n(s)準確時，閉環跟蹤性能和傳統閉環控制系統的閉環跟蹤性能完全等效，C(s)的設計方法包含所有傳統閉環控制系統中可用的設計方法，在進行閉環控制時，C(s)和Q(s)之間的設計相互不影響，如何設計控制C(s)僅由被控對象自身的特性和系統的要求決定；

表達式(2)體現了噪聲抑制能力：通過設計Q(s)可以在不同頻點上調節噪聲的抑制比例，當|Q(s)|＝0時可實現對噪聲的完全抑制；

4)對被控對象不確定性的適應性也可通過設計Q(s)實現，設被控對象存在一定的不確定性，并可以表示為P≈kP_n(s)，其中k是一個大于0的常數，可以證明該控制算法穩定的充分必要條件為：表達式δ(s)＝DD_c+NN_c(1+(1-τ)(1-1/k))滿足赫爾維茨穩定判據，其中Q(s)＝τ，τ為大于等于0小于1的常數，因此當τ取不同值時，使系統穩定的k范圍也相應變化，當τ值提高時，k的取值范圍也相應變大，系統可以接受的被控對象的不確定范圍也越大。