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专利号: 2019105066120
申请人: 洛阳师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于参考模型和扰动观测的二阶系统控制器,其特征在于,包括:理想参考模型控制单元,用于接收设定输入量和参考输出量,并且输出理想控制输入量;

二阶理想参考模型单元,用于接收理想控制输入量并输出参考输出量,且将参考输出量传输给理想参考模型控制单元;

误差单元,用于接收参考输出量和来自于二阶实际被控对象的实际输出量,并且输出误差量;

扰动观测单元,用于接收误差量并且输出扰动观测量;

实际系统控制单元,用于接收理想控制输入量和扰动观测量,并且输出实际控制输入量给二阶实际被控对象;

该二阶系统控制器的控制方法,包括如下步骤:S1、向理想参考模型控制单元输入设定输入量和参考输出量,理想参考模型控制单元输出理想控制输入量;

步骤S1具体包括以下过程:设定输入量记为v,二阶理想参考模型的状态方程为其中z1,z2为状态变量,z1为二阶理想参考模型的输出,z2为z1的一阶导数,v1等于设定输入量,v2为v1的一阶导数,并且有v1=v, 理想参考模型控制单元输出理想控制输入量的方法为u1=kp1(v1‑z1)+kd1(v2‑z2),其中u1为理想控制输入量,kp1和kd1为控制参数;

S2、二阶理想参考模型单元接收理想控制输入量,并且输出参考输出量,然后将参考输出量传输给理想参考模型控制单元;

S3、误差单元接收参考输出量和来自于二阶实际被控对象的实际输出量,并且输出误差量;

S4、扰动观测单元接收误差量,并且输出扰动观测量;

S5、实际系统控制单元接收理想控制输入量和扰动观测量,并且输出实际控制输入量;

S6、二阶实际被控对象接收实际控制输入量,做出响应并且输出实际输出量。

2.如权利要求1所述的基于参考模型和扰动观测的二阶系统控制器,其特征在于:理想

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参考模型控制单元的控制律增益满足s +kd1s+kp1=(s+ωc) ,其中s为传递函数的复变量,2

ωc为理想参考模型控制单元的带宽,可得kp1=ω ,kd1=2ωc,进而有

3.如权利要求2所述的基于参考模型和扰动观测的二阶系统控制器,其特征在于:误差单元输出误差量的方法为:

其中e1为误差量,并且有e1=x1‑z1,e2=x2‑z2,x1为二阶实际被控对象的输出,x2为输出x1的一阶导数。

4.如权利要求3所述的基于参考模型和扰动观测的二阶系统控制器,其特征在于:扰动观测单元输出扰动观测量的方法为:其中 为扰动观测量,kp2>0,kd2>0,ki2>0。

5.如权利要求4所述的基于参考模型和扰动观测的二阶系统控制器,其特征在于:扰动

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观测器的增益满足s+kd2s+kp2s+ki2=(s+ω0) ,其中,ω0为观测器的带宽,可得kd2=3ω0, 进而优化 为

6.如权利要求5所述的基于参考模型和扰动观测的二阶系统控制器,其特征在于:实际系统控制单元输出实际控制输入量的方法为: