[发明专利]一种预估自抗扰控制系统及其设计方法和参数整定方法

权利要求书

1.一种预估自抗扰控制系统的设计方法，其特征在于：所述预估自抗扰控制系统包括一阶自抗扰控制器、改进型史密斯预估器和高阶自衡的被控对象；该设计方法包括：

1)将一阶线性自抗扰控制器经拉氏变换由时域描述等效成复频域的二自由度控制器结构；该二自由度控制器结构包括前馈控制器和反馈控制器；该前馈控制器的传递函数G_r(s)以及反馈控制器的传递函数G_y(s)分别为：

式中，ω_c为状态误差反馈律的带宽；ω_o为扩张状态观测器的带宽；b₀为控制量增益；

2)构造可调参数ω_Α以及超参数λ，令则前馈控制器的传递函数G_r(s)以及反馈控制器的传递函数G_y(s)转化为：

3)设计改进型史密斯预估器，其传递函数为

式中，G_m(s)为非时滞部分的传递函数；τ_m为时滞时间；

令改进型史密斯预估器的非时滞部分与所述反馈控制器串联构成的控制回路保持为一阶积分的固定式，即则改进型史密斯预估器的非时滞部分与反馈控制器的零极点相消，再令改进型史密斯预估器的非时滞部分G_m(s)和被控对象的静态增益相等，即G_m(0)＝K_m＝K_p可得

∴

其中，

由此构建改进型史密斯预估器的传递函数，

式中，k为常数项；K_m为改进型史密斯预估器的非时滞部分的静态增益；T为可调参数ω_A的倒数；α为时间常数校正因子；τ_m为改进型史密斯预估器的时滞时间。

2.根据权利要求1所述的预估自抗扰控制系统的设计方法，其特征在于：所述一阶自抗扰控制器的扩张状态观测器和状态误差反馈律表示如下，

所述扩张状态观测器的表达式为：

所述状态误差反馈律的表达式为：

式中，y为被控对象的预测输出；r为设定值；ω_c为状态误差反馈律的带宽；ω_o为扩张状态观测器的带宽；z₁为被控对象预测输出的估计值；z₂为总扰动的估计值；b₀为控制量增益；u为计算控制量。

3.权利要求1-2任一所述预估自抗扰控制系统的设计方法得到的预估自抗扰控制系统。