[发明专利]压缩式制冷机组的时滞补偿线性自抗扰控制策略

权利要求书

1.一种压缩式制冷机组的时滞补偿线性自抗扰控制策略，其特征包括以下步骤：

步骤一、以压缩机频率、电子膨胀阀的开度为输入,以蒸发温度、过热度为输出建立压缩式制冷机组的数学模型；

步骤二、将模型通过逆解耦器及解耦补偿器分解为两个独立控制回路；

步骤三、构建带时滞补偿环节的线性扩张状态观测器；

步骤四、构建线性自抗扰控制器，实现控制功能。

2.根据权利要求1所述的压缩式制冷机组的时滞补偿线性自抗扰控制策略，其特征在于：

在步骤一中,从压缩式制冷机组中采集运行数据，然后采用系统参数辨识的方法，建立压缩式制冷系统的二阶数学模型：

模型以压缩机频率、电子膨胀阀的开度为输入,以蒸发温度、过热度为输出。

3.根据权利要求1所述的压缩式制冷机组的时滞补偿线性自抗扰控制策略，其特征在于：

在步骤二中，通过逆解耦器及解耦补偿器的方法将系统进行解耦，通过设计逆解耦矩阵D(s)消除系统的耦合关系；

在设计解耦器时要保证物理可实现性，其一，传递函数分子阶次小于等于分母阶次；其二，传递函数时滞时间大于零；

针对二阶模型中g₁₂/g₁₁会导致传递函数中e^-τs里τ0的情况，需要在解耦器与被控对象之间增加一个时滞补偿环节e^-ts,其中t＝τ₁₁-τ₁₂，补偿矩阵为：

进一步计算得到解耦器为：

解耦后的矩阵：

由上式可以看出，解耦后的矩阵为对角矩阵；

解耦后的两个回路为一阶系统加时滞环节的形式，即

其中K、T、τ0

解耦后，原本严重耦合的系统变成了对角传递函数矩阵，可分别进行自抗扰控制器设计。

4.根据权利要求1所述的压缩式制冷机组的时滞补偿线性自抗扰控制策略，其特征在于：

在步骤三中，构建带时滞补偿环节的线性扩张状态观测器：

解耦后的系统状态空间方程为：

式中f为总扰动；

状态观测器为：

z₁、z₂为系统状态x₁、x₂的观测值，ω为观测器带宽；

解耦后的回路为一阶环节加时滞环节，时滞环节的存在导致LESO的输入不同步，即输出反馈y(t)滞后于控制信号u(t)，所以通过给控制信号增加一个时滞补偿项，使u(t)与y(t)滞后相同的时间T，从而保证LESO输入同步，以此提高系统带宽，改善系统性能，改进后的状态观测器如下：

其中T为时滞补偿项时间常数。

5.根据权利要求1所述的压缩式制冷机组的时滞补偿线性自抗扰控制策略，其特征在于：

在步骤四中，自抗扰控制的控制率为

式中z₂为总扰动的观测值；

控制器实现为：

u₀＝k_p(r-y)

式中K_p为比例增益。