[发明专利]基于静态前馈补偿的抗饱和内模控制系统设计方法

摘要

基于静态前馈补偿的抗饱和内模控制系统设计方法，用于过程工业控制系统。该方法包括控制器Q、含有饱和环节的被控对象Gp、被控对象的内部模型Gm以及三个静态补偿器K1、K2、K3；通过在原有的内模控制系统基础上进行静态前馈分析，分别就饱和现象引起的控制器输入偏差、控制器输出偏差和对象输出减缓引起的控制器输出偏差进行补偿。通过在原有内模控制系统中引入3个补偿回路，改善了对象的输出响应。与现有技术相比，本发明是基于对象的传递函数进行控制器、补偿器设计，使工程师更容易理解；同时，本发明与传统的抗饱和内模控制思想不同，是以静态前馈补偿思想改善对象的输出响应，在实际应用中有更高的可实现性。

主权项

基于静态前馈补偿的抗饱和内模控制系统设计方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，按照传统内模控制器方法设计内模控制器Q，构成基础的内模控制回路；第二步，观察控制器输出和对象输入，判断控制器输出是否超出对象输入饱和范围，若超出，则在已经设计好的内模控制回路上增加3个静态前馈补偿回路，在这3个补偿回路中，分别含有3个静态补偿器，即(1)输出静态前馈补偿器K1，该输出静态补偿器K1补偿了由输入饱和现象引起的动态过程中，实际输出比预期输出减小的部分；(2)输入静态前馈补偿器K2，该输入静态补偿器K2补偿了由输入饱和现象引起的控制器输出大于对象输入的部分；(3)偏差静态前馈补偿器K3，该偏差静态补偿器K3补偿了由输入饱和现象引起的控制器输入偏差增大的部分；根据补偿系数K1、K2、K3的不同，将系统输出补偿至理想补偿状态、欠补偿状态或过补偿状态；第三步，通过智能优化算法来确定静态补偿器K1、K2、K3的参数数值。