[发明专利]一种具有无扰切换功能的位置型自抗扰控制方法

权利要求书

1.一种具有无扰切换功能的位置型自抗扰控制方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1）将上一时刻被控过程的实际控制量赋值给变量u_ini；

2）将被控过程的“自动”状态变量SA与“自抗扰控制方式”状态变量ADRC_OPT进行求与逻辑，得到自抗扰控制器的“非跟踪”状态变量ADRC_SA；将ADRC_OPT的逆与SA进行求与逻辑，得到PID控制器的“非跟踪”状态变量PID_SA，连接原PID控制器的“非跟踪”状态端口；

3）判断ADRC_SA的值：

i)若ADRC_SA=0，再判断自抗扰控制器的阶数，当自抗扰控制器阶数ADRC_ord=1，根据下式计算更新自抗扰控制器中扩张状态观测器的变量z₁和z₂：

z1(k)=y(k)z2(k)=-b0uini---(1)]]>

其中，k表示当前计算步序，b₀为控制律系数，y为被控过程变量，该变量值根据过程输出变量PV更新，即y(k)=PV(k)；当ADRC_ord=2，根据下式计算更新自抗扰控制器中扩张状态观测器的变量z₁、z₂和z₃：

z1(k)=y(k)z2(k)=0z3(k)=-b0uini---(2)]]>

ii)若ADRC_SA=1，再判断自抗扰控制器的阶数，当ADRC_ord=1，根据下式更新自抗扰控制器中扩张状态观测器的变量z₁和z₂：

z1(k)=z1(k-1)+h{z2(k-1)+β1[y(k-1)-z1(k-1)]+b0u(k-1)}z2(k)=z2(k-1)+h{β2[y(k-1)-z1(k-1)]}---(3)]]>

其中，u为自抗扰控制器的控制变量输出，β₁、β₂为观测器系数，h为计算步长；当ADRC_ord=2，根据下式更新自抗扰控制器中扩张状态观测器的变量z₁、z₂和z₃：

z1(k)=z1(k-1)+h{z2(k-1)+β1[y(k-1)-z1(k-1)]}z2(k)=z2(k-1)+h{z3(k-1)+β2[y(k-1)-z1(k-1)]+b0u(k-1)}z3(k)=z3(k-1)+h{β3[y(k-1)-z1(k-1)]}---(4)]]>

其中，β₃为观测器系数；

4）根据控制器阶数计算自抗扰控制器的输出:

i)当ADRC_ord=1时，根据下式更新自抗扰控制器的控制量输出：

u(k)=kp[r(k)-z1(k)]-z2(k)b0---(5)]]>

其中，k_p为控制律系数，r为设定值输入，与被控过程当前设定值SP相连，即：r(k)=SP(k)；若SA=0，则SP始终跟踪y，即SP(k)=y(k)，若SA=1，则SP每时刻均更新为操作员当前设置的设定值；

ii)当ADRC_ord=2时，根据下式更新自抗扰控制器的控制量输出：

u(k)=kp[r(k)-z1(k)]-kdz2(k)-z3(k)b0---(6)]]>

其中，k_d为控制律系数；

5）根据SA的值和ADRC_OPT的值，更新与实际被控过程中的执行机构相连接的手操器输出量：

i)若SA=0，则手操器输出为操作员设定值；

ii)若SA=1且ADRC_OPT=1，则手操器输出为自抗扰控制器计算输出u(k)，若SA=1且ADRC_OPT=0，则手操器输出为PID控制器的输出；手操器输出最终送入执行机构。