[发明专利]一种变结构控制算法

说明书

本公开实施例中提供了一种变结构控制算法，变结构控制算法采用增量式PID控制模式，增量式PID控制模式通过实时变化的系统偏差以及偏差变化率实时改变控制控制结构参数。增量式PID控制模式包括比例增益部分、积分增益部分、微积分增益部分。变结构控制算法的增量式PID控制模式的计算公式为：本发明的变结构算法的优点在于算法模型能够平滑整个系统控制调节过程。

技术领域

本公开涉及工业控制技术领域，尤其涉及一种变结构控制算法。

背景技术

工业控制中，电子液压控制是一种典型的时滞控制系统，其对液压控制算法的控制精度、适应性和鲁棒性等控制性能的要求较高。液压控制系统的工作原理是通过电子控制系统调节液压油流量，进而改变当前液压压力，从而驱动相关执行结构进行响应，并实施采集执行机构当前位置，并判断当前调节控制过程是否已经满足要求。

从功能上分析，液压控制系统需要实时调节液压流量以实现液压压力实时调整；从性能上分析，液压控制系统需要以功能实现为基础，满足相应的调节时间、超调量、调节过程平滑度等制约因素。但是，现有的液压控制系统具有以下缺点：

1.控制系统具有不确定性，且不能实时调整内部控制器的调节参数；

2.对于复杂液压控制系统来说，其需要建立复杂的控制对象模型，才能实现液压控制系统的精准控制；

总之，现有的液压控制系统存在鲁棒性不强、控制精度低的问题。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种变结构控制算法，其至少能够应用于后缘襟翼液压控制系统中，能够部分解决现有技术中存在的问题。本发明提供的变结构控制算法不仅能够克服液压控制系统的不确定性，并实时调整内部控制器的调节参数。同时，能够使液压控制系统拥有一定的自适应性与鲁棒性，从而解决复杂控制系统不需要建立复杂的控制对象模型而实现精准控制。

本算法的设计思路是：采用增量式PID控制模式，并打破常规PID控制结构，通过实时变化的系统偏差以及偏差变化率实时改变控制控制结构参数，从而提高控制系统的响应速率、减小系统超调量、提高系统稳定性。

实现发明目的的技术方案如下：一种变结构控制算法，变结构控制算法采用增量式PID控制模式，增量式PID控制模式通过实时变化的系统偏差以及偏差变化率实时改变控制控制结构参数。

增量式PID控制模式包括比例增益部分、积分增益部分、微积分增益部分。本发明的变结构控制算法的原理是：当液压系统偏差较大时，比例增益部分取较大值，积分增益部分取较小值，微分增益部分取较小值，使液压控制系统进行快速响应，以缩短调节时间；当液压系统误差较小时，比例增益部分取值较小，积分增益部分取值较大，微分增益部分取较小值，消除液压控制系统静差，增强液压控制系统的鲁棒性；当液压控制系统的偏差由大变小过程中，微分增益部分的取值由小变大再变小，避免控液压制系统产生较大的超调量。

其中，比例增益部分为Kp，Kp的计算公式为：a_p为比例增益范围设定最小值；b_p为比例增益范围调节系数；c_p为比例增益的变化速率。当液压控制系统偏差较小时，比例增益部分的参数取值较小；当液压控制系统偏差较大时，比例增益部分的参数取值较大。比例增益部分参数的变化趋势随系统偏差的变化趋势相同，这样既可以提高控制系统快速响应，也可以防止系统产生过大的超调量，而公式中c_p决定比例增益部分的变化速率。

其中，积分增益部分为Ki，Ki的计算公式为：a_i为积分增益范围调节系数；c_i为积分增益的变化速率。当液压控制系统的偏差较小时，积分增益部分的参数取值较大，可消除液压控制系统静差，防止液压控制系统产生震荡和积分饱和现象；当液压控制系统的偏差较大时，积分增益部分的参数取值较小，加快液压控制系统快速响应，而公式中c_i决定了积分增益部分的变化速率。