[发明专利]一种动态配料自抗扰控制方法

权利要求书

1.一种动态配料自抗扰控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：建立动态配料系统电机频率与物料流量模型；

步骤二：建立动态配料过程中皮带秤物料冲击模型；

步骤三：建立动态配料系统称重模型；

步骤四：结合步骤一中的动态配料系统电机频率与物料流量模型、步骤二中的皮带秤物料冲击模型、步骤三中的动态配料系统称重模型，利用现代先进自抗扰控制技术建立动态配料系统自抗扰控制模型，从而实现动态配料自抗扰控制；

在步骤一中，针对动态配料系统给料部分工艺，分析给料过程机理，确定影响给料过程的主要因素，并通过机理分析方法实现模型的建立；

建立动态配料系统电机频率与物料流量模型为：

QG=2πRDRGRJfρwh]]>

其中，Q_G为配料系统给料机给料流量，R_D为电机的转动半径，R_J为减速机的转动半径，R_G为给料皮带转动半径，ρ为物料密度，w为皮带秤宽度，H为物料落下的高度，f为电机的转动频率；

在步骤二中，对动态配料系统中物料从给料机落入皮带秤的过程进行研究，分析物料在落入皮带秤时对皮带秤称重精度的影响，并建立冲击模型；

建立基于冲量定理的动态配料过程中皮带秤物料冲击模型为：

F(t)=G+m(t)2Hg]]>

其中，F(t)为考虑物料冲击力时传感器在时刻t所受的拉力值，m(t)为落下的物料质量，G为皮带秤上物料量；

在步骤三中，结合动态配料称重工艺，建立动态配料称重过程的机理模型；

所述的态配料系统称重模型，采用定量称量的方式，结合动态配料皮带秤称量工艺流程及传感器称重原理而建立，称重模型包括瞬时流量模型与累积流量模型：

动态配料系统皮带秤物料瞬时流量模型为：

Q=k*v*[(Mmax-Mmin)10-0*V-M0]/L]]>

动态配料系统皮带秤物料累积流量模型为：

M=∫0TQ(t)dt=∫0T{k*v*[(Mmax-Mmin)10-0*V(t)-M0]/L}dt]]>

其中，k为称量系数，v为皮带的额定转速，m/s，M_max为称重传感器的最大额定称量值，M_min为称重传感器的最小额定称量值，M₀是电子皮带秤自身的皮带重量，kg，L是皮带秤的有效称量段的长度，V是皮带秤传感器输出电压值，Q为瞬时流量，M为累积流量；

在步骤四中，动态配料系统自抗扰控制模型的传递函数的实现通过如下变换获取：

配料系统的输入f与输出之间的关系变化为：

QG=2πRDRGRJwhρf=K*ρf]]> 1

其中，为与动态配料系统结构有关的常量，对上式做如下变换：

QG(t)=K*ρf(t)f·(t)=u(t)]]>

将上式变换为状态方程为：

ρ_min≤ρ≤ρ_max，ρ_min和ρ_max是已知的原料密度的最小值和最大值；

则系统传递函数为：

G(s)=QG(s)u(s)=K*ρs]]>

通过获取的传递函数设计动态配料自抗扰控制模型的跟踪微分器，扩张状态观测器，及非线性状态误差反馈控制律，实现自抗扰控制模型的各个部分。

2.根据权利要求1所述的一种动态配料自抗扰控制方法，其特征在于：

所述跟踪微分器采用一阶跟踪微分器，其模型特征为：

Z11=x1+h*x2Z12=Z·11=x1+h*fhan]]>

其中，Z₁₁跟踪输入信号，Z₁₂跟踪输入的微分信号；h为跟踪器的未知参数；x₁、x₂为系统在相邻时刻的输出状态值，fhan(·)为最速控制综合函数；

所述扩张状态观测器采用二阶扩张状态观测器，其模型特征为：

Z21=e=x1-vZ22=x2-β1*eZ23=-β2fal(e,α,h)+b*ufal(e,α,h)=|e|α*sign(e),|e|>hedα-1,|e|≤h]]>

其中，Z₂₁是动态配料系统状态观测量，Z₂₂是动态配料系统状态观测量的微分，Z₂₃是动态配料系统扰动观测量，抑制外扰和对象的不确定性；α、β₁、β₂为参数；

所述非线性状态误差反馈控制律，其模型特征为：

u₀＝k₁(Z₁₁-Z₂₁)+k₂(Z₁₂-Z₂₂)

u=u0-Z22b]]>

其中，b为被控输入的增益，k₁、k₂为权重系数初始值。