[发明专利]滞后校正器结构参数的获取方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于自动控制领域，具体涉及一种基于人工智能的滞后校正器结构参数的获取方法和装置。

背景技术

自动控制是指利用控制装置使被控对象(如电机、液位系统、机床等)的工作状态按预定规律运行。图1是方框图，示出了自动控制系统的一个简单模型。在图1所示的自动控制系统中，开始时，将参考信号输入控制装置，控制装置根据输入的参考信号对被控对象进行控制，使被控对象产生输出信号，该输出信号经反馈环节反馈到控制装置输入端，并与参考信号进行比较，然后，控制装置再根据比较结果调整其对被控对象的控制，如此循环下去，最终使被控对象产生与参考信号匹配或相符的输出信号。图2是方框图，示出了图1中的自动控制系统模型的频域结构。如图2所示，从频域来看，被控对象为G_p(s)，而反馈环节为H(s)，参考信号为R(s)，输出信号为C(s)。

衡量自动控制系统性能的指标包括稳定性、稳态性能指标(如开环增益K等)、动态性能指标(如相角裕量、剪切频率等)。一般来说，仅由被控对象构成的系统性能较差，并且在很多情况下，调整系统被控对象的参数也不能使系统的各项性能指标达到要求。此时，通常在系统中引入一些附加装置，以改变系统的性能，使之满足工程要求。这些附加装置称为校正器。

校正器的类型有多种，一类常用的校正器为滞后校正器。图3是方框图，示出了引入滞后校正器后的自动控制系统的频域结构。如图3所示，滞后校正器G_c(s)串联在系统的前向通道中。串联的滞后校正器利用其高频幅值衰减特性，使校正后的系统的剪切频率下降，从而提高相角裕度，改善系统动态性能，或在原系统已满足要求的动态性能基本不变的情况下，减小系统的稳态误差。

具体说，对于一类常见的被控对象来说，其传递函数结构可以表示为：

GP(s)=Ks(αs+1)(βs+1)---(1)]]>

其中，K、α、β可以视为该被控对象的结构参数。而引入的滞后校正器的传递函数结构可以表示为：

GC(s)=bTs+1Ts+1---(2)]]>

其中，bT、T为该滞后校正器的结构参数。引入滞后校正器后系统的期望的频域性能参数则包括相角裕量γ和剪切频率ω。

在现有的滞后校正器的结构参数的获取过程中，通常利用原理性步骤，根据严格的数学推导(例如经典的频域分析与设计方法)从被控对象的结构参数K、α、β和引入滞后校正器后系统期望的频域性能参数γ、ω来得到校正器的结构参数bT、T。

在利用原理性步骤根据严格的数学推导来获取滞后校正器的结构参数的过程中，由于不熟练、计算失误、高阶难以计算、数字过于复杂等多种原因，会使得滞后校正器的结构参数的获取对于一些设计人员来说过于艰难，因而容易导致滞后校正器设计中的延误与错误的出现。

发明内容