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专利号: 202310786737X
申请人: 佛山科学技术学院
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:2026-01-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于自抗扰控制和Youla参数化的控制器优化方法,其特征在于,包括以下步骤:引入虚拟控制量,构建扩张状态观测器;

其中,所述虚拟控制量的表达式为:

;

所述扩张状态观测器的表达式为:

;

上式中, 表示带延迟特性的柴油机控制系统在 时刻的输出, 表示时刻状态 的估计值, 表示扩张状态观测器的增益, 表示观测器增益,表示虚拟控制量, 表示观测误差, 表示t时刻,状态 的估计值导数;

其中,观测器增益 ,观测器增益 , 为观测器极点;

通过扩张状态观测器对非线性延时控制系统中的低频段特性进行估计,得到非线性延时控制系统的状态和非线性延时控制系统的总扰动;

获取对非线性延时控制系统中的低频段特性进行补偿后的Youla参数化反馈控制器与非线性延时控制系统输出之间的传递函数;

根据所述传递函数,基于开环设计思路,设计Youla函数;

其中,所述Youla函数的表达式具体如下所示:;

上式中, 表示Youla函数, 表示Youla函数的参数,表示拉普拉斯算子,表示Youla控制器的比例系数;

定义灵敏度函数和互补灵敏度函数,所述灵敏度函数的定义为Youla函数与控制器传递函数之比,所述互补灵敏度函数的定义为Youla函数与非线性延时控制系统之积;

根据互补灵敏度函数获取灵敏度函数;

定义非线性延时控制系统的延时幅值裕度并通过灵敏度函数进行表示;

所述延时幅值裕度的表达式为:

;

基于灵敏度函数表示的延时幅值裕度选取非线性延时控制系统在交叉频率处的相位裕度;

对非线性延时控制系统在交叉频率处的相位裕度进行推导,获取Youla函数的参数;

其中,所述Youla函数的参数的表达式为:;

上式中, 表示开环传递函数, 表示非线性延时控制系统的交叉频率处, 表示控制对象延时环节, 表示延时环节在截止频率处的幅值相位特性,表示自然角频率,表示阻尼系数,表示复数虚部符号;

结合Youla函数与互补灵敏度函数,构建闭环传递函数;

根据闭环传递函数推导获取开环传递函数;

给定一个截止频率,结合非线性延时控制系统在交叉频率处的相位裕度;

根据开环传递函数,得到Youla函数的参数的表达式;

根据Youla函数和Youla函数的参数,得到基于自抗扰控制的Youla参数化反馈控制器;

其中,所述基于自抗扰控制的Youla参数化反馈控制器的表达式为:;

上式中, 表示基于自抗扰控制的Youla参数化反馈控制器, 表示补偿后低频段特性的传递函数;

基于非线性延时控制系统的总扰动对非线性延时控制系统中的低频段特性进行前馈补偿,构建积分延时控制系统;

基于自抗扰控制的Youla参数化反馈控制器,引入参考信号,获取参考信号与非线性延时控制系统的状态之间的偏差,输出补偿控制律;

根据补偿控制律对积分延时控制系统的输出进行调节,实现积分延时控制系统的输出跟踪参考信号。