[发明专利]大时滞系统的预测智慧PI控制方法

摘要

时滞系统之所以难控制，根本原因在于信息反馈不及时，导致基于反馈信息的控制器对该类系统显得无能为力。针对时滞系统的控制问题,发明了一种不依赖于受控对象模型的预测智慧比例‑积分(Predictive Wisdom Proportional‑Integral,PWPI)控制方法。该方法将时滞对象的标称模型参数作为Smith预估器的模型参数，并根据Smith预估器的输出与对象的实际输出组合成系统的补偿输出，设计了预测智慧PI控制器，并根据时滞估计值和时间常数标称值确定了PWPI控制器的速度因子。理论分析了闭环控制系统的稳定性和控制器的鲁棒性，是一种有效的控制方法,在时滞系统控制领域具有广泛的应用价值。

主权项

1.一种预测智慧PI控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据时滞对象的单位阶跃响应曲线：y(t)＝y1(t‑τ)＝K[1‑e‑a(t‑τ)]ε(t‑τ)可直观获得时滞对象的时滞标称值τ₀和系统增益标称值K₀＝max[y(t)]，进而获得系统时间常数T标称值：且t>τ；2)根据步骤1)获得的时滞对象标称值K0、T0和τ0，可得标称模型参数a0＝1/T0，b0＝K0/T0，由此确定Smith预估器模型参数分别为：a_m＝a₀，b_m＝b₀，其中，当检测到实际输出yp(t)＝0时，启动定时器计时：tc＝tc+ts；当检测到yp(t)>0，停止定时器计时，ts是采样周期；3)根据步骤2)并结合大时滞系统的实际输出yp(t)＝y1(t‑τ)、Smith预估器的无时滞输出y1m(t)以及有时滞输出ym(t)＝y1m(t‑τm)来构建系统预测补偿输出：y(t)＝yp(t)+y1m(t)‑ym(t)其中，τ和τm分别是时滞系统的时滞时间及其估计值；4)根据步骤3)和期望轨迹r，建立跟踪误差e1和积分e0分别为：e₁(t)＝r(t)‑y(t)，5)根据步骤4)获得e1、e0后，定义所述预测智慧PI控制器模型为：其中，zc>0为速度因子；bm＝b0，且b0是时滞过程的控制增益标称值；6)根据步骤5)设计的预测智慧PI控制器，速度因子zc的整定规则定义为：z_c＝αz₀，且其中，0<α≤1为速度调整因子，z0为标称速度修正因子。