[发明专利]一种超前观测方法及装置

说明书

本申请提供了一种超前观测方法及装置，设置了超前观测时间；惯性组合滤波器；高增益比例‑积分控制器；1阶惯性滤波器；减法单元；在减法单元的被减输入端接入输入信号，输入信号为需要进行超前观测的过程信号，将减法单元的输出端接入到高增益比例‑积分控制器的输入端，将高增益比例‑积分控制器的输出端接入到惯性组合滤波器的输入端，将惯性组合滤波器的输出端接入到减法单元的减输入端，将高增益比例‑积分控制器的输出端接入到1阶惯性滤波器的输入端，在1阶惯性滤波器的输出端，得到输入信号的超前观测输出。本申请超前相位峰值较高，超前相位峰值与增益峰值的比值较高。

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种超前观测方法及装置。

背景技术

运用超前观测能够获取过程响应的提前信息，对于提高过程控制性能具有重要意义。超前观测有多种形式,例如微分器、惯性逆模型(Inertial inverse model,SOIIM)、比例-微分(Proportion-Differentiation,PD)控制器等。

在控制实际中，主要存在2种性质的滞后，惯性滞后和纯滞后。目前的超前观测主要是针对惯性滞后的，例如惯性逆模型可以实现针对惯性滞后的超前观测。在控制实际中，高阶惯性过程是普遍存在的。在理想情况下，高阶惯性逆模型能够观测到高阶惯性过程的输入。由于理论与实际之间存在偏差，高阶惯性逆模型的工程意义不大，例如存在难以处理的噪声干扰放大问题。在工程上，惯性逆模型的阶次不宜超过2阶，因此实际多采用降阶观测器，简称低阶观测器，本质上也是一种模型降阶。

但是低阶观测器的效率较低，也就是超前相位峰值(Leading phase peak value,LPPV)较低，超前相位峰值与增益峰值(Gain peak value,GPV)的比值较低。

发明内容

基于上述情况，本发明提出了一种超前观测方法及装置，主要特点是超前相位峰值较高，超前相位峰值与增益峰值的比值较高。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种超前观测方法，包括：

设置预设数的超前观测时间；

设置预设数的阶次的惯性组合滤波器；

设置预设数的比率增益和预设数的积分时间常数的高增益比例-积分控制器；

设置预设数的惯性时间常数的1阶惯性滤波器；

设置减法单元；

在所述减法单元的被减输入端接入输入信号，所述输入信号为需要进行超前观测的过程信号，将所述减法单元的输出端接入到所述高增益比例-积分控制器的输入端，将所述高增益比例-积分控制器的输出端接入到所述惯性组合滤波器的输入端，将所述惯性组合滤波器的输出端接入到所述减法单元的减输入端，将所述高增益比例-积分控制器的输出端接入到所述1阶惯性滤波器的输入端，在所述1阶惯性滤波器的输出端，得到所述输入信号的超前观测输出。

优选地，具体通过惯性组合滤波器表达式设置预设数的阶次的惯性组合滤波器；

所述惯性组合滤波器表达式为：

其中，ICF(s)为惯性组合滤波器的传递函数，T_LO为预设数的的超前观测时间，单位为s，n为预设数的阶次，单位为无量纲。

优选地，具体通过高增益比例-积分控制器表达式设置预设数的比率增益和预设数的积分时间常数的高增益比例-积分控制器；

所述高增益比例-积分控制器表达式为：