[发明专利]自抗扰控制装置及基于自抗扰控制装置的控制方法

权利要求书

1.一种自抗扰控制装置，包括：

扩张状态观测器：对被控对象的总扰动进行估计并输出总扰动估计值；

状态误差反馈控制器：根据控制目标值和被控对象的输出生成误差控制指令；

扰动补偿器：根据总扰动估计值和所述误差控制指令生成总控制指令，对被控对象进行控制；

其特征在于，还包括：

初始值获取单元：用于根据被控对象的总扰动的先验知识确定被控对象的总扰动的初始值；

赋值单元：利用所述初始值获取单元确定的被控对象的总扰动的初始值对所述扩张状态观测器中对应于被控对象的总扰动的最后一个状态变量进行赋值；

应用自抗扰控制装置对被控对象进行控制包括前后两个阶段：

阶段一、所述初始值获取单元获取被控对象的总扰动的初始值，所述赋值单元利用所述初始值对扩张状态观测器中对应于被控对象的总扰动的最后一个状态变量进行赋值，对所述扩张状态观测器的状态变量中未能通过所述赋值单元的赋值操作确定初始值的状态变量全部置零；

所述扩张状态观测器、所述状态误差反馈控制器和所述扰动补偿器未启动运行；

阶段二、在通过所述赋值单元的赋值操作确定所述扩张状态观测器的状态变量的部分或全部初始值后，所述初始值获取单元和所述赋值单元停止运行，所述扩张状态观测器、所述状态误差反馈控制器和所述扰动补偿器启动运行，执行对被控对象的控制。

2.根据权利要求1所述的自抗扰控制装置，其特征在于，所述先验知识是利用已有的运行数据或是通过已有数据、理论分析确定的，或是利用被控对象初始时刻的检测值直接或间接确定的。

3.根据权利要求2所述的自抗扰控制装置，其特征在于，

所述理论分析是基于被控对象的数学模型分析、被控对象的物理和/或化学特性分析、被控对象的已有相关数据、被控对象的外界环境条件以及被控对象的输出与其各阶微分值之间的物理关系中的一个或多个的分析。

4.根据权利要求1所述的自抗扰控制装置，其特征在于，

初始值获取单元获取的初始值还包括根据被控对象的先验知识确定的被控对象的输出的初始值和/或被控对象的输出的k阶微分值的初始值；

其中，1≤k≤m-2，m是所述扩张状态观测器的阶数；所述被控对象的输出的初始值对应于所述扩张状态观测器的第一个状态变量；

被控对象的输出的k阶微分值的初始值分别对应所述扩张状态观测器的第二个到第k+1个状态变量进行赋值。

5.一种基于自抗扰控制装置的控制方法，所述自抗扰控制装置包括：扩张状态观测器：对被控对象的总扰动进行估计并输出总扰动估计值；状态误差反馈控制器：根据控制目标值和被控对象的输出生成误差控制指令；扰动补偿器：根据总扰动估计值和所述误差控制指令生成总控制指令，对被控对象进行控制；其特征在于，包括如下步骤：

步骤一.所述扩张状态观测器、所述状态误差反馈控制器和所述扰动补偿器未启动运行；

初始值获取单元根据被控对象的总扰动的先验知识确定被控对象的总扰动的初始值；

赋值单元利用所述初始值对所述扩张状态观测器中对应于被控对象的总扰动的最后一个状态变量进行赋值，对所述扩张状态观测器的状态变量中未能通过所述赋值单元的赋值操作确定初始值的状态变量全部置零；

步骤二.在通过所述赋值单元的赋值操作确定所述扩张状态观测器的状态变量的部分或全部初始值后，所述初始值获取单元和所述赋值单元停止运行，所述扩张状态观测器、所述状态误差反馈控制器和所述扰动补偿器启动运行，执行对被控对象的控制。

6.根据权利要求5所述的基于自抗扰控制装置的控制方法，其特征在于，

步骤一中，初始值获取单元获取的初始值还包括根据被控对象的先验知识确定的被控对象的输出的初始值和/或被控对象的输出的k阶微分值的初始值；

其中，1≤k≤m-2，m是所述扩张状态观测器的阶数；

扩张状态观测器的阶数m是根据被控对象的阶数n确定，m＝n+1；

被控对象的输出的微分值的阶数k是根据扩张状态观测器的阶数m确定。