[发明专利]一种大时滞系统的灰色自抗扰控制方法

摘要

本发明涉及一种大时滞系统的灰色自抗扰控制方法：在自抗扰控制的反馈回路中添加一个灰色预测模型GM(1,1)，用灰色超前预测补偿系统时滞并处理参数时变等原因造成的系统不确定性，从而形成新的控制律作用在被控对象上，进而改善自抗扰控制的控制效果，达到有效控制复杂时滞对象的目的。通过该控制方法的应用，可以有效提高控制系统对大时滞时变对象的动态和稳态控制性能。

主权项

1.一种大时滞系统的灰色自抗扰控制方法，其特征在于，在大时滞系统的自抗扰控制的反馈回路中添加一个灰色预测模型GM(1,1)，用灰色超前预测补偿系统时滞，形成新的控制规律作用在被控对象上，方法包括如下具体步骤：Ａ：自抗扰控制器为由非线性跟踪微分器TD、扩张状态观测器ESO和非线性状态误差反馈控制律NLSEF组成非线性鲁棒控制器；建立GM(1,1)预测模型为，，式中：m为建模维数；M为预测步数；a、u分别为发展系数、灰色作用量，利用GM(1,1)预测模型可以预测y(k+M)的值，只要改变预测步数M的值，就可实现M步的提前预测；B：给定自抗扰控制器ADRC以及灰色预测模块GM(1,1)各参数的初值，采用GA或PSO智能优化算法进行优化处理；C：对系统输出进行采样获得系统运行数据，利用数据建立GM(1,1)预测模型；D：用灰色预测模型GM(1,1)预测系统输出作为反馈值反馈到输入端；E：利用输入值与灰色预测反馈值获得系统偏差输入到自抗扰控制器ADRC；F：跟踪微分器TD为偏差信号安排一个过渡过程，以得到光滑的输入信号v₁，并提取其微分信号v₂；G：扩张状态观测器ESO对被控对象进行估计，得到对象的各个状态变量的估计z₁、z₂和扰动估计z₃；H：跟踪-微分器TD产生的安排过渡过程v₁及过渡过程的微分v₂与ESO给出的状态估计z₁、z₂形成两个误差量e_P、e_D，然后用这两个误差通过非线性状态误差反馈控制律NLSEF的适当非线性函数来产生u₀，再根据扩张状态观测器ESO给出的干扰估计z₃和被控对象的已知部分即可形成控制量u，作用于控制对象。