[发明专利]基于LPV模型的满足设定点跟踪与扰动抑制性能的PI控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于LPV（Linear Parameter Varying）模型的满足设定点跟踪与扰动抑制性能的PI控制方法。

背景技术

PID（proportional integrator differential）控制方法以其调整过程简单、有效而被广泛应用于工业过程控制中。工业过程控制期望达成的目标主要有两个，一个是实现快速、无超调的设定点跟踪任务，另一个是确保干扰抑制性能。因此在保证跟踪控制性能指标的同时，良好抑制扰动成为PID控制过程的重要问题。

当前的PID控制的设计法研究中有些提出了解决跟踪控制性能，但是没有探讨扰动抑制问题；有些提出了加强干扰抑制性能的PID控制方法及并行结构设计，有些提出了具有干扰抑制和设定点跟踪性能均衡考虑的IMC-PID控制法，然而研究对象均为单一模型；也有提出了具有鲁棒性的PID控制方法，并提出了PID控制器切换过程，并用于解决非线性模型在多个操作点线性化的多个控制器切换问题，在设定点跟踪问题上进行了仿真验证，然而没有探讨扰动抑制性能，且控制器切换易导致响应过程抖动。

这些研究均取得了良好的控制效果，而大多数工业过程，对于工作域内在不同工作点上过程增益、时间常数及延长时间有很大变化时，单一线性模型不能很好地反映其过程特性。因此探讨非单一模型系统的控制方法是不可或缺的，同时探讨其设定点跟踪和干扰抑制问题亦是非常重要的，并引入了控制器参数的切换问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能同时满足系统设定点跟踪与扰动抑制性能的基于LPV模型的PI控制方法，能有效地运用于工业过程控制中。

本发明一种基于LPV模型的满足设定点跟踪与扰动抑制性能的PI控制方法，具体包括如下步骤：

步骤1、将非线性动态模型的被控对象描述成基于FOPDT的线性参数变动的数学模型形式：

Gp(i,s)=K(i)1+tc(i)se-τ(i)s---(1)]]>

K(i)=a_mi^m+a_m-1i^m-1+...+a₁i+a₀

t_c(i)=b_niⁿ+b_n-1i^n-1+...+b₁i+b₀

其中，τ(i)=c_li^l+c_l-1i^l-1+...+c₁i+c₀

式中：i_min≤i≤_max，其中i为调度变量，K(i)为增益，t_c(i)为时间常数，τ(i)为延迟时间，a、b、c表示各多项式系数，m、n、l为各多项式的最高阶次；

步骤2、设计扰动抑制的PI参数自适应控制器，使得闭环系统的传递函数与设计的参考模型匹配；