[发明专利]一种在火电厂协调系统中鲁棒控制器的标准化设计方法

权利要求书

1.一种在火电厂协调系统中鲁棒控制器的标准化设计方法，其特征在于：该方法具体内容如下：

根据对鲁棒控制系统性能指标的要求，

$min\left|\right|T_{y_1{u}_1}\left(s\right)|{|}_{\mathrm{\∞}}=min|\left|\left[\begin{array}{c}{W}_{1}S\\ W_{2}KS\\ W_{3}T\end{array}\right]\right|{|}_{\mathrm{\∞}}\<\mathrm{\λ},0\<\mathrm{\λ}\<1$

如果对象模型G(s)是稳定的，且没有不稳定的零点，给出设计加权函数W_i(s)的一种通用简单的方法，这种方法适合大多数热工被控对象的加权函数的通用形式,其中，i＝1,2,3，具体步骤如下：

步骤一：根据标称对象模型G(s)，设置期望的闭环系统传递函数H(s)，令补灵敏度函数T(s)＝H(s)，计算灵敏度函数S(s)＝1-T(s)和G_c(s)S(s)＝T(s)G^-1(s)：计算S^-1,T^-1,(G_cS)^-1，如果它们是非正则的，需要将它们分别乘以d(s)＝1/(ζs+1)^k，其中ζ是任意小的正数，k是它们的相对阶次，使得它们是正则的；

步骤二：令|W₁|≤|S^-1|；|W₂|≤|(KS)^-1|＝|T^-1G|和|W₃|≤|T^-1|；

步骤三：把W_i简化为W_i(s)＝k_i(m_is+1)/(n_is+1)的形式，i＝1,2,3；W₁(s)是一个滞后环节，应该满足m₁＜n₁，W₃(s)是一个超前环节，应该满足m₃＞n₃；

W_i(s)＝(m_i1s+m_i2)/(n_i1s+n_i2)，i＝1,2,3；

选择W₁(s)＝k₁(m₁s+1)/(n₁s+1)要求m₁＜n₁，W₁(s)是一个滞后环节；

选择W₂(s)＝m₂，m₂是一个常数，m₂≤|G|/|T|；

W₃(s)＝k₃(m₃s+1)/(n₃s+1)，要求m₃＞n₃，W₃(s)是一个超前环节；

步骤四：把W_i和标称对象模型G(s)代入增广系统P，利用Matlab软件中的hinf()、hinfopt()和musyn()函数,得到系统的H_∞控制器K(s)；其中，i＝1,2,3；

其中，hinf()函数是基于Loop Shift技术的2—Riccati方程计算系统的H_∞控制器；

其中，hinfopt()函数是基于γ迭代方法计算H_∞控制器；

其中，musyn()函数是基于D-F迭代的μ-综合控制器设计；

如果对象模型G(s)是不稳定的，且没有不稳定的零点，按照下面的步骤来设计满足||W₁(s)S(s)||_∞＜1的鲁棒控制器；

步骤一：将对象模型G(s)的传递函数进行互质分解(N,M,X,Y)；

步骤二：选择d(s)＝1/(ζs+1)^k，其中ζ是任意小的正数，k是对象模型G(s)的传递函数的相对阶次，使其满足||W₁(s)MY(1-d)||_∞＜1；

步骤三：选择Q＝YN^-1d；

步骤四：设计出鲁棒控制器G_c(s)＝(X+MQ)/(Y-NQ)；

如果对象模型G(s)是非最小相位的，则按照下面的步骤来设计满足||W₁(s)S(s)||_∞＜1的鲁棒控制器；

步骤一：将对象模型G(s)的传递函数进行互质分解((N,M,X,Y)；

步骤二：设计一个稳定的Q₀,使得||W₁(s)M(Y-NQ₀)||_∞＜1；

步骤三：设计d(s)＝1/(ζs+1)^k,使得||W₁(s)M(Y-NQ₀)d||_∞＜1；

步骤四：设计Q＝Q₀d；

步骤五：设计出鲁棒控制器G_c(s)＝(X+MQ)/(Y-NQ)；

该设计方法即考虑了系统的动态品质即通过设置期望的闭环系统H(s)，又考虑了系统的鲁棒稳定性，具有理论上的先进性。