[发明专利]基于自抗扰技术的生产线喷涂烘干过程的温度控制方法

权利要求书

1.一种基于自抗扰技术的生产线喷涂烘干过程的温度控制方法，其特征在于：包括下 述步骤：

第1步，建立生产线喷涂烘干过程受控对象数学模型；

S1：根据生产线喷涂烘干过程的工艺控制过程，其烘干过程采用的电加热装置为电阻 加热炉，电阻加热炉为具有自平衡能力的受控对象，其数学模型可以看作一阶惯性环节，如 下式（1）所示：

（1）

式中：G为传递函数，特征参数K、T和τ分别为惯性环节增益、时间常数，和纯滞后时间；

S2：采用实验方法，对电阻加热炉进行加电试验得到其阶跃响应曲线，根据科恩-库恩 公式计算受控对象特征参数K、T和τ：

从阶跃响应提取对象特征参数的科恩-库恩公式如下式（2）所示：

（2）

式中：y₁为温度初始值，y₂为稳态温度值，Δy为稳态温度值与初始温度值之差，ΔR为温 度阶跃响应值，t_0.632为温度达到稳态值的0.632倍时所需要的时间，t_0.28为温度达到稳态值 的0.28倍时所需要的时间；

通过计算得到受控对象的特征参数K=0.85，T=480，τ=200，T和τ单位为秒；

S3：将受控对象的特征参数代入式（1）得到喷涂烘干过程受控对象电加热装置的数学 模型，如下式（3）所示：

（3）；

第2步，设计温度自抗扰控制器，并确定理想的调节参数；

所述温度自抗扰控制器采用自抗扰控制算法程序，温度自抗扰控制器算法的实现方法 及步骤如下：

S1：初始化k时刻的温度给定值的跟踪信号和微分信号、温度实际值得跟踪信号和微分 信号以及控制量，即：

k时刻温度给定值V的跟踪信号和微分信号：V1（k）、V2（k），

k时刻温度实际值y的跟踪信号、微分信号：z1（k）、z2（k），

k时刻的控制量：u（k）；

S2：计算k+1时刻温度给定值V的跟踪信号和微分信号，即V1（k+1）、V2（k+1）；

S3：采样k时刻温度实际值y（k）；

S4：计算k+1时刻的温度实际值y的跟踪信号、微分信号和系统总扰动的观测信号，即z1 （k+1）、z2（k+1）、z3（k+1）；

S5：根据第2步、第4步的计算结果，计算k+1时刻的跟踪误差信号和微分误差信号，即e1 （k+1）、e2（k+1）；

S6：计算k+1时刻控制量，即u0（k+1）；

S7：计算扰动补偿b0；

S8：根据扰动补偿和第6步的计算结果，计算k+1时刻经扰动补偿后的控制量u（k+1）；

S9：更新采样时间，即k=k+1；

第3步，通过生产线喷涂烘干过程温度的仿真控制，确定影响温度自抗扰控制器性能主 要的调节参数；

温度自抗扰控制器的性能取决于参数的调整，影响温度自抗扰控制器性能主要的调节 参数包括：h₀、h₁、r₀、r₁、b₀、C、、和；

确定上述调节参数的步骤为：

S1：参数调节开始；

S2：初始化调节参数；

S3：仿真试验—效果理想则保留参数；

S4：效果不理想则修改参数并返回S3仿真试验直至得到理想参数；

所述主要的调节参数的含义为：

h₀为滤波因子，为采样周期h的整数倍；

h₁为精度因子，1/h₁相当于PID控制器中的比例增益，为采样周期h的2～6倍；

r₀为速度因子，调节过渡过程的时间，其值越大过渡过程时间越短，其数值为0.01－1之 间的任意数；

r₁为控制量增益；

b₀为补偿因子，其取值在0.1－20之间；

C为阻尼系数，相当于PID控制器中的微分增益；

、、为输出误差校正增益，、参数对ESO的影响比较大，其值由采样周期h 来决定、即：

、、；

第4步，构建生产线喷涂烘干过程仿真实验平台，实现温度自抗扰控制器的实时控制。