[发明专利]一种将时变系统转变为定常系统的控制方法

说明书

本发明公开一种将时变系统转变为定常系统的控制方法，首先建立n阶被控对象闭环控制系统，确定各阶项初始参数和对应变化量；然后通过控制器将控制量乘于增益放大，再通过控制器从n‑1到0阶，每一阶均增益放大后进行求和以获得量测扰动；将上述量测扰动与控制信号、反馈信号一起，进入扩展状态观测器，估计其他扰动量，然后将估计扰动与量测扰动一起组成总扰动，并通过控制器将总扰动乘于所述控制量到控制力传递函数的倒数，补偿到放大后的控制信号中，并作用于被控对象；最终通过控制器对获得控制系统进行参数整定。相对现有技术，本发明可通过补偿方式将时变系统转化为时不变系统，有效消除参数变化带来的影响且提高线性控制系统的性能。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种将时变系统转变为定常系统的控制方法。

背景技术

工业上90％以上的控制系统都采用PID控制算法，对于时不变系统，PID控制算法在参数调整以后，能够获得非常好的控制效果。然而当模型参数发生变化时，同样的控制量作用于控制对象后，状态变化的速率也会发生变化，这样使控制系统的性能变差。虽然模糊、智能、鲁棒控制方法能够在一定程度上改善控制系统性能，然而由于其算法复杂，难以在高速精密运动控制进行应用。

而自抗扰控制算法是消除扰动的一种有效方法，通过将模型误差和外界扰动统一考虑，能够在一定程度上抑制扰动，但由于受到观测器带宽和控制系统带宽的影响，使得应用过程中比较困难。

例如对于n阶控制系统a_nx⁽ⁿ⁾+a_n-1x^(n-1)+…+a₂x⁽²⁾+a₁x⁽¹⁾+a₀x＝u，其中为x状态变量，x⁽ⁱ⁾为状态变量的第i阶导数，a_i为第i阶导数的系数，u为控制量，当模型参数发生变化时，则可以得到以下公式：

(a_n+Δa_n)x⁽ⁿ⁾+(a_n-1+Δa_n-1)x^(n-1)+…+(a₂+Δa₂)x⁽²⁾+(a₁+Δa₁)x⁽¹⁾+(a₀+Δa₀)x＝u

现有技术主要采用泰勒展开，对模型进行鲁棒性控制。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种将时变系统转变为定常系统的控制方法，旨在通过补偿方式将时变系统转化为时不变系统，消除参数变化带来的影响且提高线性控制系统的稳定性。

为实现上述目的，本发明提出的一种将时变系统转变为定常系统的控制方法，具体包括以下步骤：

S1：建立n阶被控对象闭环控制系统，确定各阶项初始参数和对应的变化量Δa_n～Δa₀；

S2：通过控制器，将控制量以为增益进行放大；

S3：通过控制器，从n-1到0阶，每一阶均以为增益后进行求和以获得量测扰动，其中公式以第i阶为例；

S4：通过控制器，将量测扰动与控制信号、反馈信号一起进入扩展状态观测器，估计其他扰动z₂；

S5：通过控制器，将所述S3中量测扰动与S4中的估计扰动求和，获得总扰动，并乘于所述控制量到控制力传递函数的倒数，再与所述S2的增益放大后的控制量进行作差，并作用于被控对象；

S6:通过控制器，对S1-S5获得的控制系统进行参数整定，获得最优控制性能；