[发明专利]一种基于性能数据的自抗扰控制硬件在线闭环仿真控制方法

摘要

本发明公开了一种基于性能数据的自抗扰控制硬件在线闭环仿真控制方法，其包括如下步骤：1、实时采集数据并计算热力性能指标；2、划定机理仿真建模的边界条件；3、在PXI仿真平台建立机理仿真模型；4、对机理仿真模型进行热力性能精度校验；5、输入阶跃响应和白噪声，将机理仿真模型转化为二阶传递函数模型；6、以NI Compact RIO控制器为载体，实现自抗扰控制策略；7、将NI Compact RIO控制器与PXI仿真平台硬件对接，使用自抗扰控制器策略和二阶传递函数模型对象进行控制策略验证，优化自抗扰控制系数，确定最优控制效果；8、将自抗扰控制器策略应用到电源侧控制设备涉网试验，重复1~7。本发明的优点是符合实际生产、反应现场工况动态变化。

主权项

1.一种基于性能数据的自抗扰控制硬件在线闭环仿真控制方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤1、在在线热力性能数据校验处理分析平台基础上，实时采集数据并计算热力性能指标，所述实时采集数据包含但不限于温度、压力、流量；步骤2、针对包含RUNBACK试验在内的涉网试验特性，划定机理仿真建模的边界条件；步骤3、在PXI仿真平台上建立机理仿真模型；步骤4、对机理仿真模型进行热力性能精度校验；将在线热力性能数据校验处理分析平台采集到的实时数据输入步骤3中的机理模型仿真系统，在PXI平台上对与仿真机模型计算得到热力性能指标进行比较，进行仿真模型热力性能精度验证；步骤5、采用阶跃响应和白噪声输入，将机理仿真模型转化为与机理仿真模型特性一致的二阶传递函数模型；步骤6、以NICompact RIO控制器为载体，实现自抗扰控制策略；自抗扰控制器由跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性反馈控制律三个部分组成；自抗扰控制技术在NI Compact RIO控制器上的实现需将控制器的各个部分进行离散化计算，离散化后的计算形式采用式(4‑1)～(4‑3)；1)安排过渡过程设v₀为设定值，跟踪微分器的离散化形式为：2)扩张状态观测器的离散化方程为：3)非线性误差反馈控制律，即控制量的形成：式(4‑1)～(4‑3)中：v₁为输入信号的跟踪信号；v₂为v₁的微分信号；h为采样时间；r为速度因子；h₀为TD的滤波因子；y为系统输出；fal(·)和fv(·)为最优综合控制函数；β₀₁，β₀₂，β₀₃是控制器中观测器计算所需的可调增益系数，fal()函数是非线性函数，用于输出校正误差率，δ表示滤波系数，δp表示观测器一阶变量的滤波系数，δd表示观测器二阶变量的滤波系数；e表示观测器输出与实际输出之间的偏差，e_p表示观测器输出与实际输出之间偏差的一阶状态变量，e_d表示观测器输出与实际输出之间偏差的二阶状态变量；a₀₁表示(0～1)之间的常数，观测器的一阶变量可调系数；a₀₂表示(0～1)之间的常数，观测器的二阶变量可调系数；a_p表示(0～1)之间的常数，非线性误差反馈控制律即控制量的一阶变量可调系数；a_d表示(0～1)之间的常数，非线性误差反馈控制律即控制量的二阶变量可调系数；b₀表示对扰动抑制的可调系数；步骤7、将NI Compact RIO控制器与PXI仿真平台硬件对接，使用NI Compact RIO控制器的自抗扰控制器策略和PXI仿真平台的二阶传递函数模型对象进行控制策略验证，优化自抗扰控制系数，确定最优控制效果；步骤8、将NI Compact RIO控制器实现的自抗扰控制器策略应用到电源侧控制设备涉网试验，返回步骤1并重复以上步骤1‑步骤7。