[发明专利]基于PD-ADRC的燃-燃联合动力装置串级控制方法

权利要求书

1.基于PD-ADRC的燃-燃联合动力装置串级控制方法，其特征是包括外环PD控制回路和内环ADRC控制回路，所述外环PD控制回路采集燃气轮机反馈的燃油流量和轴转速，通过map图插值计算当前燃机输出功率与系统总功率；通过设定功率分配比例，计算设定功率；基于设定功率与插值计算得到的输出功率的偏差计算设定转速；所述内环ADRC控制回路采集燃气轮机的实际转速，基于外环PD控制回路计算得到的设定转速与实际转速的偏差，通过线性ADRC算法调节燃机燃油流量，实现功率转移及加减速过程。

2.根据权利要求1所述的基于PD-ADRC的燃-燃联合动力装置串级控制方法，其特征是：所述外环PD控制回路控制过程具体为：

采集燃油流量u1与轴转速np1，通过特性曲线map图插值得到当前输出功率Ne1，依照上述方法得到不同燃机的功率相加得系统总功率，将总功率与设定的功率分配比例系数相乘，得到不同燃机的目标功率Ne_r1，将目标功率与插值计算得到的功率相减，得到功率偏差值，将偏差值输入到PD控制器中，控制器输出为转速变化率项，与期望的运行转速相加，得到相应设定转速，控制率可表示为：

其中np_r为设定转速、np_exp为期望转速、Kp为比例系数、Kd为微分系数、Ne_r为目标功率、Ne为插值计算得到的功率。

3.根据权利要求1所述的基于PD-ADRC的燃-燃联合动力装置串级控制方法，其特征是在内环线性ADRC回路，通过外环计算的设定转速与反馈转速的偏差，计算燃油流量，表示为：

其中np为燃机转速、u为燃油流量、t为时间、w为外部扰动、b为增益系数；

将b分解为估计值b₀和估计偏差(b-b₀)这两部分，可表示为：

其中f＝h+(b-b₀)u，表示总扰动；

ADRC算法的思路是对总扰动进行估计，从而在设计控制器时将这部分抵消，设置控制率为：

其中u₀为状态误差反馈控制率，为总扰动的估计；

转速变化率表示为：

系统简化为：

利用P控制实现：

u₀＝k_p(np_r-np)

np_r为设定转速；

令x₁＝np，x₂＝f，燃机系统的状态空间方程的形式表示为：

X＝[x₁，x₂]^T，B_E＝[b₀，0]^T，E＝[0，1]^T，C_E＝[1，0]；

设计扩张状态观测器：

为X的估计值；L＝[β₁，β₂]^T为观测器增益向量；

基于状态观测器的估计值，控制率表示为：

其中为燃气轮机转速的估计值，为总扰动的估计值，np_r为目标转速，np为燃气轮机转速，u为燃油流量，k_p和b₀为控制器需要设定的参数；

控制器参数kp和b₀根据系统开环传递函数计算；

外环PD回路与内环线性ADRC回路组成PD-ADRC串级控制结构，通过更改PD回路的功率分配比例系数，实现并车解列过程，通过更改PD回路的期望运行转速，实现加减速控制。