[发明专利]基于自抗扰技术的供热温度智能控制器

权利要求书

1.基于自抗扰技术的供热温度智能控制器，其特征在于：设定被控对象的温度设定值和传感器测得的数据通过自抗扰控制器处理后，传输控制信号到热量控制阀，通过控制热量的输入，控制被控对象的温度，由温度传感器测得实际被控对象的温度连接到自抗扰控制器的输入端；通过跟踪微分器和状态观测器估计扰动值，并补偿系统扰动，增强系统的抗干扰能力。

2.按照权利要求1所述基于自抗扰技术的供热温度智能控制器，其特征在于：所述温度传感器将被控对象的温度y(t)反馈给自抗扰控制器，自抗扰控制器将输入端的设置温度信号v(t)和传感器的反馈温度信号y(t)分别进行处理，设置的温度信号v(t)安排过度过程处理的微分信号和过渡过程信号v₁，v₂，反馈的温度信号y(t)经过扩张观测器处理得到信号z₁，z₂，再将以上两类信号分别相减处理，得到误差信号和误差信号的微分信号e₁和e₂，然后非线性组合处理之后得到控制率u₀(t)，将其与扩张观测器的信号z₃(t)经过结合得到输出控制信号u，控制热量控制阀门供热量的大小，如果温度比设定值低，加大供热量，从而使得温度上升，反之亦然，从而达到控制温度的目的。

3.按照权利要求1所述基于自抗扰技术的供热温度智能控制器，其特征在于：所述被控对象为二阶系统

其中

x₁＝T_ri,u＝Q_w,y＝x₁，

x₁(t)为室内温度T_ri，x₂(t)为室内温度T_ri的导数，Q_w热水对散热器所传递的热量；A_r房间与外部接触的表面积；λ热传导系数；A_s散热器与房间空气接触的表面积；K_s散热器散热系数；S墙体材料的厚度；M_s散热器质量；C_s散热器比热；室内空气的平均比热，M_r室内空气质量；T_o为外部环境的温度；d为系统的扰动，即室外环境变化对室内温度的干扰。

4.按照权利要求1所述基于自抗扰技术的供热温度智能控制器，其特征在于：所述跟踪微分器的表达式为

v₁(k+1)＝v₁(k)+hv₂(k)

v₂(k+1)＝v₂(k)+hfh

fh＝fhan(v₁(k)-v₀(k),v₂(k),r,h)

其中v₁(k+1)、v₂(k+1)、v₁(k)、v₂(k)分别为v₁(t)、v₂(t)在k+1、k时刻的取值；

其中fhan是二阶离散系统的快速最优综合函数

其中h是步长，r为速度因子，v₁(t)跟踪v₀(t)，v₂(t)提取v₀(t)的微分信号。

5.按照权利要求1所述基于自抗扰技术的供热温度智能控制器，其特征在于：所述状态观测器的方程为：

式中β₀₁,β₀₂,β₀₃是三个可调参数，fal(·)为非线性函数，反馈的温度信号y(t) 经过扩张观测器处理得到信号z₁(t)、z₂(t)、z₃(t)，其中z₁(k+1)、z₂(k+1)、z₃(k+1)、z₁(k)、z₂(k)、z₃(k)分别为z₁(t)、z₂(t)、z₃(t)在k+1、k时刻的取值；

其中

选取非线性状态误差反馈组合为：

e₁＝v₁(k)-z₁(k)

e₂＝v₂(k)-z₂(k)

u₀＝β₁×fal(e₁,α₁,δ₀)+β₂×fal(e₂,α₂,δ₀)，0＜α₁＜1＜α₂

式中e₁，e₂为v₁，v₂分别和z₁，z₂形成的差值，δ₀,β₁,β₂,α₁,α₂为可调参数，b₀为决定补偿强弱的因子，通过扩张状态观测器的总扰动估计值z₃(k)与参数b₀决定控制量。