[发明专利]一种用于积分加纯滞后对象的双闭环结构的控制器

说明书

本发明涉及一种用于积分加纯滞后对象的双闭环结构的控制器，包括内环组合积分控制器和外环组合积分控制器，所述内环组合积分控制器将积分加纯滞后对象进行镇定，使其成为闭环稳定系统；所述外环组合积分控制器将积分加纯滞后对象与内环组合积分控制器作为一个整体，用于消除输入干扰的影响和改善控制系统的动态性能，使得控制系统达到规定的动态性能指标。本发明结构简单、参数调节方便且控制效果良好。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种用于积分加纯滞后对象的双闭环结构的控制器。

背景技术

实际工业生产过程控制中，常常会遇到具有积分特性的环节，例如化工过程的大多数液槽、气罐、原料或成品存贮系统，它们的模型可以利用积分加纯滞后缓解描述。此类控制对象在阶跃输入的作用下，其输出不能自动地达到稳定状态，而是持续地增大或者减小；且由于具有延时环节的存在，输出不能及时地反映出过程的变化。因此，这类对象控制的难度较大。

自从Astrom等发表文章以来，针对此种控制对象的研究就变得非常的活跃。一些文献对这类对象提出了各种各样的控制方法，但或多或少都存在一些问题：(1)控制器的设计难度较大，并且不利于现场的实施；(2)控制器的参数整定繁琐，且参数无明确的物理意义；(3)对于干扰和模型失配较为敏感，无实际应用价值。针对上述问题，有学者根据内模控制的理论提出了一种二自由度PID调节器的设计方法，它仅具有两个参数，且系统的目标值跟踪特性和干扰抑制特性和参数之间具有单调变化的关系；并有其他学者提出了一种积分过程PID自整定方法，引入反馈机制将积分过程转换为稳定过程，在此基础上基于鲁棒指标设置PID控制器，为积分加纯滞后对象的控制提供了一种新的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于积分加纯滞后对象的双闭环结构的控制器，结构简单、参数调节方便且控制效果良好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于积分加纯滞后对象的双闭环结构的控制器，包括内环组合积分控制器和外环组合积分控制器，所述内环组合积分控制器将积分加纯滞后对象进行镇定，使其成为闭环稳定系统；所述外环组合积分控制器将积分加纯滞后对象与内环组合积分控制器作为一个整体，用于消除输入干扰的影响和改善控制系统的动态性能，使得控制系统达到规定的动态性能指标。

所述内环组合积分控制器的传递函数其中，τ1为控制器的可调参数，K代表增益，L代表对象延迟时间，s代表复频域算子。

所述外环组合积分控制器的传递函数其中，τ1、τ2为控制器的可调参数，L代表对象延迟时间，s代表复频域算子。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明由内环和外环两个组合积分控制器叠加而成，内环用于将系统稳定，外环用于消除输入干扰的影响和改善控制系统的动态性能。这种控制器可调参数少，且参数具有明确的实际意义，使得参数调节更为方便。

附图说明

图1为积分加纯滞后对象的组合积分控制系统结构图；

图2为积分加纯滞后对象双闭环组合积分控制系统结构图；