[發明專利]基于擴張狀態觀測器的空氣容腔壓力快速主動抗擾方法

有效

• 申請號: 202010366983.6
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111413872B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 白克強;但志宏;張松;錢秋朦;蔣國莉;劉磊;郭明明
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D16/00;G06N3/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

1.基于擴張狀態觀測器的空氣容腔壓力快速主動抗擾方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、構建基于線性自抗擾控制的空氣容腔壓力系統控制模型，并根據空氣容腔壓力系統控制模型利用線性擴張狀態觀測器實時估計總擾動；

S2、根據所述總擾動，利用擴張狀態反饋機制將原有不確定的系統動態簡化為積分串聯系統；

S3、根據所述積分串聯系統利用線性自抗擾控制器對擾動進行估計；

S4、根據估計值利用改進的鯨魚算法進行更新，得到優化結果，實現對空氣容腔壓力的快速主動抗擾；

所述S4包括以下步驟：

B1、根據估計值，初始化鯨魚算法的參數；

B2、根據限定范圍隨機產生初始鯨魚的位置；

B3、對鯨魚的位置進行限定，并計算當前鯨魚群的適應值得到鯨魚的最優位置；

B4、根據鯨魚的最優位置，利用自適應慣性權值和位置更新方法進行最優鄰域擾動更新；

B5、根據所述最優鄰域擾動更新，判斷全局最優位置概率是否小于等于0.5，若是，則使用螺旋搜尋進行變螺旋更新，并進入步驟B7，否則，進入步驟B6；

B6、判斷權重系統是否小于等于1，若是，則使用螺旋搜尋進行收縮包圍更新，并進入步驟B7，否則，使用鯨魚位置更新公式隨機搜尋更新位置，并進入步驟B7；

B7、判斷迭代次數是否達到預設值，若是，則得到優化結果，實現空氣容腔壓力的快速主動抗擾，否則，返回步驟B3。

2.根據權利要求1所述的基于擴張狀態觀測器的空氣容腔壓力快速主動抗擾方法，其特征在于，所述S1中空氣容腔壓力系統控制模型的表達式如下：

其中，表示空氣容腔壓力二階導數，表示空氣容腔壓力系統的總擾動，a₁和a₂均表示模型參數，表示被控壓力的微分，t表示時間常數，y表示被控壓力，w表示外部未知擾動，b表示控制輸入增益，b₀表示控制增益，u表示控制輸入量。

3.根據權利要求1所述的基于擴張狀態觀測器的空氣容腔壓力快速主動抗擾方法，其特征在于，所述S1中線性擴張狀態觀測器建立的表達式如下：

其中，表示被控壓力一階導數，表示壓力二階導數，表示總擾動的導數，z₁、z₂和z₃均表示系統狀態變量，β₁，β₂和β₃均表示觀測器的增益，y表示被控壓力，b₀表示控制增益，u表示控制輸入量。

4.根據權利要求1所述的基于擴張狀態觀測器的空氣容腔壓力快速主動抗擾方法，其特征在于，所述S2中簡化為積分串聯系統的過程如下：

u₀＝k_p(r_set-z₁)-k_dz₂

其中，表示空氣容腔壓力系統的總擾動，表示空氣容腔壓力二階導數，被控壓力的微分，t表示時間常數，y表示被控壓力，w表示外部未知擾動，z₁、z₂和z₃均表示系統狀態變量，u₀表示比例微分控制器，k_p和k_d分別表示控制器比例增益和微分增益，r_set表示壓力設定值。