[发明专利]一种对一类高阶系统的改进自抗扰控制方法

摘要

本发明提出一种对一类高阶系统的改进自抗扰控制方法，属于自动控制技术领域。该方法将实际被控对象采用一阶惯性环节串联的高阶系统进行描述；通过补偿算法对高阶系统上一个计算步序的输入值进行补偿，得到当前计算步序的补偿值；将高阶系统当前计算步序的输出值和当前计算步序的补偿值进行ESO计算，得到高阶系统下一个计算步序的输出值的跟踪值和输出值的一阶导数的跟踪值，进而得到高阶系统下两个计算步序的输入值，同时高阶系统根据计算结果实时调整执行机构的变化量。该方法还能应用于对一类高阶系统的改进二阶自抗扰控制方法的实施。本发明能够更好地兼顾闭环系统的跟踪能力与抗干扰能力，具有很好的控制品质。

主权项

1.一种对一类高阶系统的改进自抗扰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将被控的实际工业对象采用由一阶惯性环节串联的高阶系统进行描述，数学表达式如下：其中,高阶系统的输出Y(s)和输入U(s)在每个计算步序中分别用y(Γ)和u(Γ)表示，Γ表示计算步序，s、k、T和n分别为微分算子、辨识的高阶系统的增益系数、时间常数和阶次，且n≥3；2)对步骤1)选定的高阶系统的上一个计算步序的输入值u(Γ‑1)通过补偿算法进行补偿，得到当前计算步序的补偿值ucp(Γ)；补偿算法数学表达式如下：其中，补偿算法的输出Ucp(s)和输入U(s)在每个计算步序中分别用ucp(Γ)和u(Γ‑1)表示，T1、m分别为补偿算法的时间常数和阶次；补偿算法的输入为上一个计算步序的高阶系统输入值u(Γ‑1)，输出为当前步序的补偿值ucp(Γ)；T1∈[0.5T,1.5T]，m≤n；3)将高阶系统当前计算步序的输出值y(Γ)和通过补偿算法得到的当前计算步序的补偿值ucp(Γ)共同采用扩张状态观测方法ESO进行实时估计和补偿计算，得到高阶系统下一个计算步序的输出值y(Γ+1)的跟踪值z1(Γ+1)和输出值y(Γ+1)的一阶导数的跟踪值z2(Γ+1)，其中z2(Γ+1)为高阶系统所受总扰动下一个计算步序的观测值；z1(Γ+1)和z2(Γ+1)的计算表达式如下：其中，β1、β2和b0为计算系数，h代表采样步长；4)将下一个计算步序的输出设定值r(Γ+1)与高阶系统下一个计算步序输出值y(Γ+1)的跟踪值z₁(Γ+1)的差值放大k_p倍后减去总扰动的观测值z₂(Γ+1)，得到的结果再放大倍后作为下两个计算步序的高阶系统的输入值u(Γ+2)；下两个计算步序的高阶系统的输入值u(Γ+2)的数学表达式如下：其中，kp为计算系数；5)将高阶系统的下一个计算步序的输入值更新为u(Γ+2)，高阶系统根据u(Γ+2)实时调整执行机构的变化量。