[发明专利]一种超前串级控制方法和装置

权利要求书

1.一种超前串级控制方法，其特征在于，包括：

将过程给定量进行标幺化，并将所述过程给定量和第一过程输出量输入到第一减法环节，所述第一减法环节输出过程偏差输出量；

将所述过程偏差输出量输入到比例控制环节得到比例控制输出量；

将第一滑动滤波输出量输入到第一加法环节的第一输入端，所述比例控制输出量输入到所述第一加法环节的第二输入端，得到的第一加法输出量经过第一滑动窗滤波环节输入到第二加法环节的第一输入端，并将所述比例控制输出量输入到所述第二加法环节的第二输入端，所述第二加法环节输出类似比例积分控制输出量；

将所述类似比例积分控制输出量经过第二滑动窗滤波环节输入到第二减法环节的第一输入端，以及将所述类似比例积分控制输出量输入到所述第二减法环节的第二输入端，得到的减法输出量进入第三加法环节的第一输入端，所述类似比例积分控制输出量进入所述第三加法环节的第二输入端，所述第三加法环节输出类似比例微分控制输出量；

将所述类似比例微分控制输出量输入到过程对象环节，所述过程对象环节根据所述类似比例微分控制输出量输出所述第二过程输出量，并令所述第二过程输出量为所述第一过程输出量输入到所述第一减法环节。

2.根据权利要求1所述的超前串级控制方法，其特征在于，所述将过程给定量和第一过程输出量进行标幺化通过第一公式表达为：

式中，P(t)为所述过程给定量；P_range为过程给定量的量程，单位由具体的系统所决定；P_standard(t)为标幺化过程给定量，单位无量纲。

3.根据权利要求1所述的超前串级控制方法，其特征在于，所述第一滑动窗滤波环节具体为滑动窗滤波器。

4.根据权利要求3所述的超前串级控制方法，其特征在于，所述滑动窗滤波器通过第二公式表达如下：

式中，W_SI(s)为类似积分器的传递函数，W_SI-SWF(s)为类似积分器中滑动窗滤波的传递函数，T_SI-SW为类似积分器中滑动窗时间长度，单位s。

5.根据权利要求1所述的超前串级控制方法，其特征在于，所述第二滑动窗滤波环节具体为滑动窗跟踪微分器。

6.根据权利要求5所述的超前串级控制方法，其特征在于，所述滑动窗跟踪微分器通过第三公式表达如下：

式中，W_SWTD(s)为滑动窗跟踪微分器的传递函数，W_SWTD-SWF(s)为滑动窗跟踪微分器中滑动窗滤波的传递函数，T_SWTD-SW为滑动窗跟踪微分器中滑动窗时间长度，单位s。

7.根据权利要求1所述的超前串级控制方法，其特征在于，所述将所述类似比例微分控制输出量输入到过程对象环节，得到第二过程输出量具体包括：

所述类似比例微分控制输出量输入到所述过程对象环节，所述过程对象环节通过过程对象函数对所述类似比例微分控制输出量进行计算，得到所述第二过程输出量；其中，所述过程对象传递函数通过第四公式表达为：

式中，W_PO(s)为所述过程对象传递函数。

8.根据权利要求1所述的超前串级控制方法，其特征在于，所述将过程给定量和第一过程输出量输入到第一减法环节，所述第一减法环节输出过程偏差输出具体包括：将过程给定量输入到第一减法环节的被减输入端，第一过程输出量输入到所述第一减法环节的减输入端。

9.根据权利要求1所述的超前串级控制方法，其特征在于，所述第二减法环节的第一输入端具体为所述第二减法环节的被减输入端，所述第二减法环节的第二输入端具体为所述第二减法环节的减输入端。

10.一种超前串级控制装置，其特征在于，包括：

输出过程偏差模块，用于将过程给定量进行标幺化，并将所述过程给定量和所述第一过程输出量输入到第一减法环节，所述第一减法环节输出过程偏差输出；

输出比例控制模块，用于将所述过程偏差输出量输入到比例控制环节得到比例控制输出量；

输出类似比例积分控制模块，用于将第一滑动滤波输出量和所述比例控制输出量分别输入到第一加法环节的第一输入端和所述第一加法环节的第二输入端，得到的第一加法输出量经过第一滑动窗滤波环节输入到第二加法环节的第一输入端，并将所述比例输出量输入到所述第二加法环节的第二输入端，所述第二加法环节输出类似比例积分控制输出量；

获取类似比例微分控制模块，用于将所述类似比例积分控制输出量经过第二滑动窗滤波环节输入到第二减法环节的第一输入端，以及将所述类似比例积分控制输出量输入到所述第二减法环节的第二输入端，得到的减法输出量进入第三加法环节的第一输入端，所述类似比例积分控制输出量进入所述第三加法环节的第二输入端，所述第三加法环节输出类似比例微分控制输出量；

获取过程输出模块，用于将所述类似比例微分控制输出量输入到过程对象环节，得到第二过程输出量，输出所述第二过程输出量，并令所述第二过程输出量为所述第一过程输出量输入到所述第一减法环节。