[发明专利]一种在火电厂汽温系统中牛顿力学控制器的设计方法

摘要

一种在火电厂汽温系统中牛顿力学控制器的设计方法，该方法有三大步骤步骤一设计期望的闭环系统H(s)＝1/(cs2+ds+1)；步骤二针对G1(s)＝k/(as2+bs+1)，设计控制器Gc1(s)；步骤三根据式Kf＝f(h)＝c0+c1h+c2h2+c3h3+c4h4+…(3)计算Kf。本发明应用了牛顿力学中的加速度的负反馈作用,对控制系统的运行,控制输入的加速度作用,直接影响被控输出的稳态和动态特性,使得系统具有满意的控制品质和鲁棒性能。

主权项

一种在火电厂汽温系统中牛顿力学控制器的设计方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：设计期望的闭环系统：H(s)＝1/(cs2+ds+1)  (4)其中c＝1/w2；d＝2ζ/w；ζ是无阻尼系数，取ζ＝0.75～1；w反映了系统的时间尺度，在选择系统参数w时，需要在系统的动态品质指标和鲁棒性之间作出平衡；步骤二：针对G1(s)＝k/(as2+bs+1)，设计控制器Gc1(s)：Gc1(s)＝kc(m1s2+m2s+m3)/(n1s2+n2s+n3)  (5)系统的开环传递函数是：Q(s)＝kckm3(m1s2/m3+m2s/m3+1)/((n1s2+n2s+n3)(as2+bs+1))一种简单的计算方法是，取：km3＝1；m1/m3＝a；m2/m3＝b  (6)则Q(s)＝kc/(n1s2+n2s+n3)系统的闭环传递函数是：H1(s)＝(kc/(kc+n3))/(n1s2/(kc+n3)+n2s/(kc+n3)+1)  (7)式(7)中的kc/(kc+n3)表示系统的静态稳定值；当n3＝0时，系统是无静差的；当n3＝0，kc＝1时，牛顿力学控制器Gc(s)是一个PID控制器；计算牛顿力学控制器Gc(s)的参数如下:根据kc/(kc+n3)确定系统的静态稳定值，kc/(kc+n3)＝0.999，则静态误差为0.001；如果取n3＝0.1，kc＝99.9，然后结合式(5)，并且比较式(7)和(4)，求解控制器Gc1(s)式(5)中kc,m1,m2,m3,n1,n2,n3的值；m3＝1/k；m1＝a/k；m2＝b/k；n1＝(kc+n3)c；n2＝(kc+n3)d  (8)f1＝1/n1；f2＝‑n2/n1；f3＝‑n3/n1；  (9)步骤三：根据式Kf＝f(h)＝c0+c1h+c2h2+c3h3+c4h4+…(3)计算Kf式中符号说明如下：h＝τ/tp；c0,c1,c2,c3,c4...是应用多项式回归方法计算得到的系数；牛顿力学控制器Gc(s)通过系统运动的位置m3y、速度和加速度的负反馈作用，把被控对象的输出轨迹引导和控制到期望的闭环系统H(s)＝1/(cs2+ds+1)的输出轨迹上。