[发明专利]一种扰动补偿的单回路过热汽温自抗扰控制方法

权利要求书

1.一种扰动补偿的单回路过热汽温一阶自抗扰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)定义过热器入口蒸汽温度与减温水阀门开度之间的传递函数关系为副对象，过热器出口蒸汽温度与过热器入口蒸汽温度之间的传递函数关系为主对象；将过热汽温系统中的副对象与主对象分别用高阶惯性环节描述，其数学表达式如下：

其中Y₁(s)为过热器进口温度，Y₂(s)为过热器出口温度，U(s)为减温水阀门开度为，s表示微分算子，K₁、K₂分别表示副对象与主对象的增益系数，T₁、T₂分别表示副对象与主对象的时间常数，n₁、n₂分别表示副对象与主对象的阶次；

2)利用降阶一阶扩张状态观测器算法对上一个计算步序的减温水阀门开度u(k-1)进行补偿，补偿算法的输入为上一个计算步序的减温水阀门开度u(k-1)以及过热器入口蒸汽温度y₁(k-1)，输出为当前步序的补偿值u_f(k)；

具体数学形式如下：

其中，k表示计算步序，h代表采样间隔时间，z₃(k-1)与z₃(k)分别表示上一计算步序与当前计算步序补偿算法内中间变量值；β₃和b₁为补偿环节的可调参数，其中β₃0，b₁0；

3)将过热汽温当前计算步序值y₂(k)和通过补偿算法得到的当前步序的补偿值u_f(k)通过扩张状态观测算法进行实时估计和补偿计算，得到过热汽温下一计算步序值y₂(k+1)的跟踪值z₁(k+1)和所受总扰动下一计算步序的观测值z₂(k+1)：

计算表达式中，β₁、β₂和b₀为控制器可调参数，其中，β₁0，β₂0，b₀0；

4)利用下述公式，得到下两个计算步序的阀门开度值u(k+2)：

其中k_p为控制器可调参数，r(k+1)为下一计算步序的输出设定值；

5)将过热汽温系统的后两个计算步序的输入值更新为u(k+2)，调整减温水阀门开度至u(k+2)值的大小，使得过热汽温系统输出值跟踪其设定值。

2.一种扰动补偿的单回路过热汽温二阶自抗扰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)定义过热器入口蒸汽温度与减温水阀门开度之间的传递函数关系为副对象，过热器出口蒸汽温度与过热器入口蒸汽温度之间的传递函数关系为主对象；将过热汽温系统中的副对象与主对象分别用高阶惯性环节描述，数学表达式形如下：

其中Y₁(s)为过热器进口温度，Y₂(s)为过热器出口温度，U(s)为减温水阀门开度，s表示微分算子，K₁、K₂分别表示副对象与主对象的增益系数，T₁、T₂分别表示副对象与主对象的时间常数，n₁、n₂分别表示副对象与主对象的阶次；

2)利用降阶一阶扩张状态观测器算法对上一个计算步序的减温水阀门开度u(k-1)进行补偿，补偿算法的输入为上一个计算步序的减温水阀门开度u(k-1)以及过热器入口蒸汽温度y₁(k-1)，输出为当前步序的补偿值u_f(k)；

具体数学形式如下：

其中，k表示计算步序，h代表采样间隔时间，z₄(k-1)与z₄(k)分别表示上一计算步序与当前计算步序补偿算法内中间变量值；β₄和b₁为补偿环节的可调参数，其中β₄0，b₁0；

3)将过热汽温当前计算步序值y₂(k)和通过补偿算法得到的当前计算步序的补偿值u_f(k)通过扩张状态观测算法进行实时估计和补偿计算，得到过热汽温下一计算步序值y₂(k+1)的跟踪值z₁(k+1)、其一阶导数的跟踪值z₂(k+1)以及所受总扰动下一计算步序的跟踪值z₃(k+1)：

计算表达式中，β₁、β₂、β₃和b₀为控制器可调参数，其中，β₁0，β₂0，β₃0，b₀0；

4)利用下述公式，得到下两个计算步序的阀门开度值u(k+2)：

其中k_p、k_d为控制器可调参数，r(k+1)为下一计算步序的输出设定值；

5)将过热汽温系统的后两个计算步序的输入值更新为u(k+2)，调整减温水阀门开度至u(k+2)值的大小，使得过热汽温系统输出值跟踪其设定值。