[发明专利]基于改进型自抗扰技术的井下局部通风机风速调节方法

权利要求书

1.一种基于改进型自抗扰技术的井下局部通风机风速调节方法，其特征在于：包括局部通风机和改进型自抗扰控制器ADRC，所述局部通风机包括变频器、异步电机和风速转换模块，所述改进型自抗扰控制器包括跟踪微分器TD、扩张状态观测器ESO、非线性状态误差反馈控制器NLSEF，对控制器控制策略中的非线性函数做改进。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进型自抗扰技术的井下局部通风机风速调节方法，其特征在于：提供一种局部通风机建模方法，使用变频器和异步电机近似局部通风机，建模步骤分为变频环节、调速环节和风速转换。

3.根据权利要求1所述的一种基于改进型自抗扰技术的井下局部通风机风速调节方法，其特征在于：控制方法的具体实现包括以下步骤：

(1)给定风速信号进入跟踪微分器，输出跟踪信号和微分信号，与反馈量的跟踪信号和微分信号比较，得到差值；

(2)扩张状态观测器用来估计被控对象的状态，对风速调节系统的内外扰动进行补偿，将扩张出来的状态变量用来估计未知扰动和系统为建模部分，将控制对象变为积分串联型；

(3)非线性误差反馈控制器将由跟踪微分器和扩张状态观测器得到的差值信号通过非线性组合，作为风速调节系统的控制信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于改进型自抗扰技术的井下局部通风机风速调节方法，其特征在于：提供的一种改进后的二阶自抗扰控制策略，对控制器算法中的非线性函数进行改进，改进后的非线性函数为：

5.根据权利要求4所述的一种基于改进型自抗扰技术的井下局部通风机风速调节方法，其特征在于：

(a)跟踪微分器的状态方程为：

式中：x₀是系统设定值，x₁是输出的跟踪信号，x₂是输出的微分信号，d与系统的采样步长有关，r是系统参数，它的大小决定了跟踪速度的快慢，r越大，过渡时间越短，跟踪速度越快，但是取值过大会造成系统高频振荡。

(b)扩张状态观测器的状态方程为：

其中，

式中：β₀₁、β₀₂和β₀₃状态观测器的三个增益，是需要调节的参数，b₀是控制量u的补偿因子，d为函数线性区间的宽度，b₀和d都是系统参数。

(c)非线性误差反馈控制器的状态方程为：

其中，

式中：β₁、β₂的作用相当于比例增益和微分增益，b是反馈参数，产生系统控制信号u，实现了误差到控制信号的转变。