[發(fā)明專利]一種PI控制器和線性自抗擾控制器對(duì)比測(cè)試方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010581140.8
• 申請(qǐng)日: 2020-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN111665824A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷陽(yáng);徐靜;門義雙;郝強(qiáng);劉斌;劉文齊;高云錕;劉賓;馬帥;孫玥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)北方車輛研究所
• 主分類號(hào): G05B23/02
• 分類號(hào): G05B23/02
• 代理公司: 中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011
• 代理人: 王雪芬

1.一種PI控制器和線性自抗擾控制器對(duì)比測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1.確定PI控制器和線性自抗擾控制器兩種控制器的表現(xiàn)形式；

步驟2.基于步驟1構(gòu)建PI控制器和線性自抗擾控制器的參數(shù)映射關(guān)系；

步驟3、基于步驟1及步驟2進(jìn)行對(duì)比測(cè)試可行性驗(yàn)證及對(duì)比測(cè)試，實(shí)現(xiàn)PI控制器和線性自抗擾控制器兩種控制器的控制性能比較。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中確定PI控制器和線性自抗擾控制器兩種控制器的表現(xiàn)形式為：

PI控制器的表達(dá)式為

其中，K_p、K_i為其控制參數(shù)；

線性自抗擾控制器的表達(dá)式為

其中，z₁為y_m的觀測(cè)值，z₂為觀測(cè)的擾動(dòng)值，y_m為傳感器的反饋測(cè)量值，e₀、e₁為誤差值，v₁為控制器輸入值，u為控制器輸出值、b₀為實(shí)際物理系統(tǒng)增益值，所述實(shí)際物理系統(tǒng)為線性自抗擾控制器控制的被控對(duì)象；

其中，a₁、a₂、c為線性自抗擾控制器的控制器參數(shù)值；

將公式2和公式3表達(dá)的線性自抗擾控制器進(jìn)行頻域變換得到其控制原理，線性自抗擾控制器頻域變換表現(xiàn)成一個(gè)前饋環(huán)節(jié)和一個(gè)單位閉環(huán)的結(jié)構(gòu)，控制器輸入v₁作為前饋環(huán)節(jié)F(s)的輸入，F(xiàn)(s)的輸出為之后的單位閉環(huán)輸入，此值與傳感器的反饋測(cè)量值y_m作差后，輸入給閉環(huán)控制器C(s)，經(jīng)C(s)求解后得到閉環(huán)控制器輸出值u，從而驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作，將傳感器測(cè)量被控對(duì)象的動(dòng)作所得到的值y_m進(jìn)行反饋，以此循環(huán)往復(fù)控制；

其中，

閉環(huán)控制器

前饋環(huán)節(jié)

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟2中基于步驟1確定的PI控制器的表達(dá)式公式1，以及表達(dá)線性自抗擾控制器控制原理的公式4、和公式5，構(gòu)建其參數(shù)映射關(guān)系。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟2中，對(duì)比PI控制器和線性自抗擾控制器，構(gòu)建映射關(guān)系：

已知線性自抗擾控制器參數(shù)a₁、a₂、c，映射到PI控制器

已知PI控制器參數(shù)K_p、K_i，映射到線性自抗擾控制器

a₁＝2ω₀ (7)

其中，

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟3中，通過步驟2構(gòu)建的參數(shù)映射關(guān)系，進(jìn)行化簡(jiǎn)，得到PI控制器和線性自抗擾控制器的關(guān)系，其中，對(duì)比線性自抗擾控制器控制原理，將線性自抗擾閉環(huán)控制器C(s)等效為：由閉環(huán)頻域基本相同的PI控制器與一個(gè)低通濾波環(huán)節(jié)串聯(lián)而成，這樣PI控制器與線性自抗擾控制器的區(qū)別在于：線性自抗擾控制器比PI控制器多一個(gè)閉環(huán)的低通濾波環(huán)節(jié)和一個(gè)前饋環(huán)節(jié)F(s)，PI控制器加上一個(gè)低通濾波環(huán)節(jié)和一個(gè)前饋環(huán)節(jié)F(s)則等效為線性自抗擾控制器；從而驗(yàn)證了通過PI控制器和線性自抗擾控制器的參數(shù)映射關(guān)系得到的兩種控制器在對(duì)比測(cè)試的控制參數(shù)，來(lái)進(jìn)行控制器在該控制頻域特性下的控制性能比測(cè)是可信的，后續(xù)進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對(duì)比測(cè)試的方法為：

a)確定調(diào)整好PI控制器和線性自抗擾控制器其中一種控制器的控制參數(shù)；

b)通過步驟2中公式6或者公式7-10，得到另一控制器的控制參數(shù)；

c)通過試驗(yàn)，比較兩種控制器在該控制參數(shù)得到的頻域特性下的控制性能；

d)更改控制器參數(shù)，按照a-c步驟，測(cè)試兩種控制器在新控制參數(shù)下得到的頻域特性下的控制性能。