1.一种基于扩张状态观测器的分散式液位系统控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)对液位系统进行建模,液位系统是由多个水箱和多个水泵构成,将液位系统中相互连通的水箱形成水箱集合,将与该水箱集合中的水箱连接的水泵形成水泵集合,将所述水箱集合和水泵集合划分为一个独立的子系统,由此得到液位系统中子系统i的连续状态空间模型:其中, 是子系统i的状态矩阵, 是子系统i的输入矩阵,hi是与子系统i有耦合关系的子系统集合, 是子系统j对子系统i的状态耦合系数矩阵, 是子系统j对子系统i的控制量耦合系数矩阵,xi(t),xj(t)是子系统i和子系统j在t时刻的状态量,每个子系统状态量由多个水箱的液位组成, 是xi(t)的导数;ui(t),uj(t)是子系统i和子系统j在t时刻的控制量,每个子系统控制量由多个水泵的排水速度组成;wi(t)是子系统i在t时刻受到的外界干扰;
2)将子系统i的连续状态空间模型(1)按照时间常数T进行离散化,得到子系统i的离散状态空间模型:其 中,
分别是离散子系统i的状态矩阵,状态耦合系数矩阵,输入矩阵,控制量耦合系数矩阵和扰动量矩阵,τ是积分变量;
3)由(2)得到子系统i的预测模型:
xi,m(k+1)=Aixi,m(k)+Biui,m(k) (3)其中,xi,m(k),ui,m(k)是预测模型在k时刻的状态量和控制量,由(3)建立子系统i的优化目标:其中, 是子系统i的
性能指标,k为当前时刻,P为预测时域长度,M控制时域长度,xi,r(k+j)是子系统i在k+j时刻的液位参考值,xi,m(k+j|k)是k时刻预测k+j时刻子系统i的液位向量,ui,m(k+j|k)是k时刻预测k+j时刻子系统i的水泵进水速度向量;Qi,Ri为权重矩阵;令P=M,即控制时域等于预测时域,通过最优控制方法得到子系统i的预测模型的M步最优预测控制量:其 中,
4)当t∈[kT,(k+1)T)时,得到组合控制器:
其中,zi,2(k)是子系统i在k时刻受到的扰动估计,I是单位矩阵。