[發明專利]一種新型抗擾控制系統及參數整定方法

在審

• 申請號: 202210565983.8
• 申請日: 2022-05-23
• 公開（公告）號: CN115407651A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 延寒;王慧召;譚川;張西;馮小雅;萬暉;孫明
• 申請（專利權）人: 國家能源集團科學技術研究院有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 深圳市賓亞知識產權代理有限公司 44459
• 代理人: 吳金萍

本申請公開了一種新型抗擾控制系統及參數整定方法，所述參數整定方法主要針對過程控制具有外擾和模型不確定的控制對象，將控制對象模型統一看成為積分串聯型對象，并且在狀態誤差反饋控制律后串入低通濾波器，結合擾動觀測器組成新型抗擾控制系統，具有可調參數少，整定方向清晰，調試規律和物理意義明確的特點，能更好滿足現場控制工程師的調試習慣，避免了需要知道精確的過程對象模型和調試過程不明確的問題。本申請廣泛適用于工業過程自動化控制領域，尤其適用于火電廠、石油化工，冶金鋼鐵等過程控制領域。

技術領域

本申請屬于自動化控制技術領域，具體涉及一種新型抗擾控制系統及參數 整定方法。

背景技術

PID控制器結構的調節器廣泛應用于工業控制領域中，在一些復雜的控制律 中，其基本控制層采用的仍然是PID控制算法。在工業過程中，控制系統存在 各種形式的擾動，對系統最終的控制效果存在嚴重影響，但PID控制只有積分 器對階躍擾動有一定抑制作用，在應對其他內部、外部擾動方面效果不佳。擾 動觀測器是將外部擾動以及模型參數變化造成的實際對象與名義模型之間的差 異統統等效到控制輸入端，即觀測出等效擾動，并在控制中引入等效的補償， 實現對擾動的完全控制。控制系統引入擾動觀測器，能很好的抑制系統外部擾 動及模型自身參數變化擾動對控制系統的影響，達到優化控制效果的目的。

根據ADRC原理改進的基于DOB擾動觀測器的控制器，參數整定方法遠遠 好于標準DOB，并且階次比同階ADRC低一階，在結構得到優化的同時能保證 相同的控制效果，所以這種新型抗擾系統將更有市場前景。

發明內容

針對上述問題，本申請實施例提供了一種新型抗擾控制系統及參數整定方 法，本申請的抗擾系統能夠有效補償系統的外部擾動和內部擾動，所述技術方 案如下：

本申請第一方面提供一種新型抗擾控制系統，包括：被控對象G_p(s)、擾 動觀測器、狀態誤差反饋控制律G_c(s)以及參考模型G_n(s)；

所述擾動觀測器的輸入為被控對象的輸入U和被控對象的輸出Y，擾動觀 測器的輸出為有其中，G_n(s)為n階積分串聯型參 考模型，Q(s)為補償函數，有同時保證物 理可實現，新型抗擾系統的觀測器輸出值在達到穩態時可以近似跟蹤系統內部 擾動和外部擾動之和。

例如，在一個實施例提供的所述新型抗擾控制系統中，所述狀態誤差反饋 控制律G_c的輸入為設定值R和被控對象的輸出Y相減后的誤差e，所述狀態誤 差反饋控制律G_c的輸出為U₀，則有U₀＝G_c(R-Y)，且G_c滿足：

令k₁+k₂s+…+k_ns^n-1+sⁿ＝(s+ω_c)ⁿ，其中，是一個n-1階低通濾波器，ω₀為擾動觀測器的帶寬，也可以稱為 濾波參數，b₀為新型抗擾控制器的比例帶，ω_c為所述狀態誤差反饋控制律的帶 寬。

例如，在一個實施例提供的所述新型抗擾控制系統中，所述狀態誤差反饋 控制律G_c的輸入為設定值R和被控對象的輸出Y，且滿足以下表達式：

令k₁+k₂s+…+k_ns^n-1+sⁿ＝(s+ω_c)ⁿ，其中，