[发明专利]一种新型抗扰控制系统及参数整定方法

说明书

本申请公开了一种新型抗扰控制系统及参数整定方法，所述参数整定方法主要针对过程控制具有外扰和模型不确定的控制对象，将控制对象模型统一看成为积分串联型对象，并且在状态误差反馈控制律后串入低通滤波器，结合扰动观测器组成新型抗扰控制系统，具有可调参数少，整定方向清晰，调试规律和物理意义明确的特点，能更好满足现场控制工程师的调试习惯，避免了需要知道精确的过程对象模型和调试过程不明确的问题。本申请广泛适用于工业过程自动化控制领域，尤其适用于火电厂、石油化工，冶金钢铁等过程控制领域。

技术领域

本申请属于自动化控制技术领域，具体涉及一种新型抗扰控制系统及参数 整定方法。

背景技术

PID控制器结构的调节器广泛应用于工业控制领域中，在一些复杂的控制律 中，其基本控制层采用的仍然是PID控制算法。在工业过程中，控制系统存在 各种形式的扰动，对系统最终的控制效果存在严重影响，但PID控制只有积分 器对阶跃扰动有一定抑制作用，在应对其他内部、外部扰动方面效果不佳。扰 动观测器是将外部扰动以及模型参数变化造成的实际对象与名义模型之间的差 异统统等效到控制输入端，即观测出等效扰动，并在控制中引入等效的补偿， 实现对扰动的完全控制。控制系统引入扰动观测器，能很好的抑制系统外部扰 动及模型自身参数变化扰动对控制系统的影响，达到优化控制效果的目的。

根据ADRC原理改进的基于DOB扰动观测器的控制器，参数整定方法远远 好于标准DOB，并且阶次比同阶ADRC低一阶，在结构得到优化的同时能保证 相同的控制效果，所以这种新型抗扰系统将更有市场前景。

发明内容

针对上述问题，本申请实施例提供了一种新型抗扰控制系统及参数整定方 法，本申请的抗扰系统能够有效补偿系统的外部扰动和内部扰动，所述技术方 案如下：

本申请第一方面提供一种新型抗扰控制系统，包括：被控对象G_p(s)、扰 动观测器、状态误差反馈控制律G_c(s)以及参考模型G_n(s)；

所述扰动观测器的输入为被控对象的输入U和被控对象的输出Y，扰动观 测器的输出为有其中，G_n(s)为n阶积分串联型参 考模型，Q(s)为补偿函数，有同时保证物 理可实现，新型抗扰系统的观测器输出值在达到稳态时可以近似跟踪系统内部 扰动和外部扰动之和。

例如，在一个实施例提供的所述新型抗扰控制系统中，所述状态误差反馈 控制律G_c的输入为设定值R和被控对象的输出Y相减后的误差e，所述状态误 差反馈控制律G_c的输出为U₀，则有U₀＝G_c(R-Y)，且G_c满足：

令k₁+k₂s+…+k_ns^n-1+sⁿ＝(s+ω_c)ⁿ，其中，是一个n-1阶低通滤波器，ω₀为扰动观测器的带宽，也可以称为 滤波参数，b₀为新型抗扰控制器的比例带，ω_c为所述状态误差反馈控制律的带 宽。

例如，在一个实施例提供的所述新型抗扰控制系统中，所述状态误差反馈 控制律G_c的输入为设定值R和被控对象的输出Y，且满足以下表达式：

令k₁+k₂s+…+k_ns^n-1+sⁿ＝(s+ω_c)ⁿ，其中，