[发明专利]具有异常应对能力的自抗扰控制装置

权利要求书

1.一种具有异常应对能力的自抗扰控制装置， 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，根据控制目标和被控对象的输出生成误差控制指令；

扰动补偿单元，在被控对象和/或控制装置是正常时，根据所述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，所述自抗扰控制装置还包括：

诊断单元，判断被控对象和/或控制装置是否出现异常；

总扰动估计值修正单元，当所述诊断单元判定被控对象和/或控制装置出现异常后，对被控对象的总扰动估计值进行修正；

当所述诊断单元判定被控对象和/或控制装置出现异常后，所述扰动补偿单元根据经所述总扰动估计值修正单元修正后的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；

当所述诊断单元判定被控对象和/或控制装置出现异常后，所述总扰动估计值修正单元按照以时间t为自变量的函数f对总扰动估计值进行修正，该函数f的输出值即为修正后的总扰动估计值，且所述函数f的输出值从其初始值f₀开始，经过给定时间△T后收敛至0；

函数f的初始值f₀为所述诊断单元判定被控对象和/或控制装置出现异常时的总扰动估计值。

2.根据权利要求1所述的具有异常应对能力的自抗扰控制装置，其特征在于，

所述诊断单元根据以下至少一种数据判断被控对象和/或控制装置是否出现异常：

（1）被控对象的输出或其变化率的绝对值；

（2）被控对象的输出与控制目标之间的控制误差或其变化率的绝对值；

（3）所述扩张状态观测器输出的总扰动估计值或其k次微分值，k为正整数；

（4）当所述扩张状态观测器能够对被控对象的输出进行估计并输出被控对象输出估计值时，所述被控对象输出估计值或其变化率的绝对值；

（5）当所述扩张状态观测器能够对被控对象的输出进行估计并输出被控对象输出估计值时，所述被控对象输出估计值与被控对象的实际输出值之间的差值或其变化率的绝对值。

3.根据权利要求2所述的具有异常应对能力的自抗扰控制装置，其特征在于，

所述诊断单元还利用所述（1）到（5）至少一种数据与阈值间的大小关系，或者是利用所述（1）到（5）至少一种数据与给定值得到二者间的差值，并进一步根据该差值与阈值间的大小关系来判断控制装置和/或被控对象是否出现异常。

4.根据权利要求1所述的具有异常应对能力的自抗扰控制装置，其特征在于，

所述函数f根据总扰动估计值的所述初始值和时间t对总扰动估计值进行修正，且函数f为单调有界函数，满足：|f(t)|≤|f₀|，|∙|是绝对值运算符。

5.根据权利要求4所述的具有异常应对能力的自抗扰控制装置，其特征在于，

所述函数f为：Z^*₂= f₀·f_c(t)，其中 f_c(t)是一以时间t为自变量的单调减有界函数，其取值范围为[0,1]，其输出值能在给定时间范围T内减小至0，Z^*₂为总扰动估计值的修正值。

6.根据权利要求5所述的具有异常应对能力的自抗扰控制装置，其特征在于，

所述函数f_c(t)为：f_c(t)=-(1/△T) t+ T₀/△T+1，其中，T₀对应于所述函数f的初始值f₀的时刻。