[发明专利]一种ITAE最优N型系统构建方法

摘要

本发明公开了一种ITAE最优N型系统的构建方法，涉及信号跟踪及控制领域，本发明将扩张状态观测器引入多目标优化的ITAE最优控制系统实现，使得实现过程得到简化，并在工程上实现了型别超过Ⅲ型的ITAE最优控制系统，并增强了ITAE最优控制系统的抗扰能力。

主权项

一种ITAE最优系统的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、首先，确定所要构建的系统的阶数m和型别n，并获得该系统的闭环传递函数标准型；其中，n,m均为整数，且0≤n≤m；然后，采用参数优化搜索算法，按照多目标优化的ITAE指标对所述闭环传递函数寻求所述系统的ITAE最优参数β_i；其中，i＝m‑1,m‑2,...,1；最后，根据获得的系统ITAE最优参数β_i，得到ITAE最优系统的开环传递函数；步骤2、对于相对阶数为k的被控对象，通过采用k+1阶的扩张状态观测器ESO对所述被控对象的输出进行状态反馈，由此将被控对象化简成积分串联标准型或欠标准型的广义被控对象，其传递函数为：$G_{p\_ESO}\left(s\right)=\frac{1}{s^p(s^{k-p}+{\mathrm{\β}}_{m-1}{s}^{k-p-1}+{\mathrm{\β}}_{m-2}{s}^{k-p-2}...+{\mathrm{\β}}_n)}$其中，0≤p≤k,且p,k均为整数，k‑p＝m‑n；s为微分算子，β_n，…β_m‑2，β_m‑1即为步骤1获得的ITAE最优系统的参数β_i中的部分参数值；步骤3、在步骤2获得的被控对象传递函数的基础上，设计ITAE最优N型控制器，通过串联多个PID控制器和/或PI控制器来配置零点，由此构成ITAE最优N型控制器的传递函数：$ITAEctrl\left(s\right)=\frac{{\mathrm{\β}}_{n-1}{s}^{n-1}+{\mathrm{\β}}_{n-2}{s}^{n-2}+...+{\mathrm{\β}}_{1}s+1}{s^{n-p}}$该ITAE最优N型控制器传递函数与步骤2得到的被控对象传递函数共同形成步骤1所述的ITAE最优系统的开环传递函数；步骤4、将步骤3得到的ITAE最优N型控制器的输出作为步骤2得到的广义被控对象的输入，由此构建得到对应的阶数为m、型别为n的ITAE最优系统。