一种可调节超前观测装置制造方法及图纸

本申请公开了一种可调节超前观测装置，包括：减法单元、高增益比例‑积分控制器、惯性组合滤波器、一阶惯性滤波器、第一比例单元、第二比例单元以及加法单元。本申请公开的可调节超前观测装置，解决了现有的低阶观测器的效率较低，也就是超前相位峰值较低，超前相位峰值与增益峰值的比值较低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节超前观测装置
本申请涉及自动控制
，尤其涉及一种可调节超前观测装置。
技术介绍
运用超前观测能够获取过程响应的提前信息，对于提高过程控制性能具有重要意义。超前观测有多种形式,例如微分器、惯性逆模型(Inertialinversemodel,SOIIM)、比例-微分(Proportion-Differentiation,PD)控制器等。在控制实际中，主要存在两种性质的滞后、惯性滞后和纯滞后。目前的超前观测主要是针对惯性滞后的，例如惯性逆模型可以实现针对惯性滞后的超前观测。在控制实际中，高阶惯性过程是普遍存在的。在理想情况下，高阶惯性逆模型能够观测到高阶惯性过程的输入。由于理论与实际之间存在偏差，高阶惯性逆模型的工程意义不大，例如存在难以处理的噪声干扰放大问题。在工程上，惯性逆模型的阶次不宜超过两阶，因此实际多采用降阶观测器，简称低阶观测器，本质上也是一种模型降阶。但是低阶观测器的效率较低，也就是超前相位峰值(Leadingphasepeakvalue,LPPV)较低，超前相位峰值与增益峰值(Gainpeakvalue,GPV)的比值较低。
技术实现思路
本申请提供了一种可调节超前观测装置，解决了现有的低阶观测器的效率较低，也就是超前相位峰值较低，超前相位峰值与增益峰值的比值较低的技术问题。有鉴于此，本申请第一方面提供了一种可调节超前观测装置，包括：减法单元、高增益比例-积分控制器、惯性组合滤波器、一阶惯性滤波器、第一比例单元、第二比例单元以及加法单元；所述减法单元的被减输入端用于接入输入信号；所述减法单元的输出端连接所述高增益比例-积分控制器的输入端；所述高增益比例-积分控制器的输出端连接所述惯性组合滤波器的输入端；所述惯性组合滤波器的输出端连接所述减法单元的减输出端；所述高增益比例-积分控制器的输出端连接所述一阶惯性滤波器的输入端；所述一阶惯性滤波器的输出端连接所述第一比例单元的输入端；所述第一比例单元的输出端连接所述加法单元的第一输入端；所述第二比例单元的输入端用于接入所述输入信号；所述第二比例单元的输出端连接所述加法单元的第二输入端；所述加法单元的输出端用于输出所述输入信号的可调节超前观测输出。优选地，所述惯性组合滤波器的表达式为：其中，ICF(s)为所述惯性组合滤波器的传递函数，TLO为预设的超前观测时间，n为预设阶次。优选地，所述高增益比例-积分控制器的表达式为：其中，HGPI(s)为所述高增益比例-积分控制器的传递函数，KHGPI为预设的比率增益，THGPI为预设的积分时间常数。优选地，所述一阶惯性滤波器的表达式为：其中，FOIF(s)为所述一阶惯性滤波器的传递函数，TFOIF为预设的惯性时间常数。优选地，所述第一比例单元与所述第二比例单元的比例增益之和为1。优选地，所述THGPI取1秒，所述KHGPI取35.25，所述n取8，所述TLO取20秒。优选地，还包括噪声测量单元；所述噪声测量单元用于，当在所述减法单元的被减输入端输入噪声干扰输入信号时，采集所述噪声干扰输入信号，并采集所述加法单元的输出端输出的噪声干扰输出信号；根据采集到的所述噪声干扰输入信号和所述噪声干扰输出信号，计算噪声功率增益。优选地，所述根据采集到的所述噪声干扰输入信号和所述噪声干扰输出信号，计算噪声功率增益具体包括：根据噪声功率增益计算公式，计算噪声功率增益；所述噪声功率增益计算公式为：其中，NPG为噪声功率增益，NOUT(t)为噪声干扰输出，NINT(t)为噪声干扰输入，TNPG为计算噪声功率增益的时间长度。优选地，所述减法单元的被减输入端用于接入的输入信号为过程信号。从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：本申请中，提供了一种可调节超前观测装置，包括：减法单元、高增益比例-积分控制器、惯性组合滤波器、一阶惯性滤波器、第一比例单元、第二比例单元以及加法单元；减法单元的被减输入端用于接入输入信号；减法单元的输出端连接高增益比例-积分控制器的输入端；高增益比例-积分控制器的输出端连接惯性组合滤波器的输入端；惯性组合滤波器的输出端连接减法单元的减输出端；高增益比例-积分控制器的输出端连接一阶惯性滤波器的输入端；一阶惯性滤波器的输出端连接第一比例单元的输入端；第一比例单元的输出端连接加法单元的第一输入端；第二比例单元的输入端用于接入输入信号；第二比例单元的输出端连接加法单元的第二输入端；加法单元的输出端用于输出输入信号的可调节超前观测输。本申请提供的可调节超前观测装置，具有超前相位峰值较高，超前相位峰值可调节，超前相位峰值与增益峰值的比值较高的优点。附图说明图1为本申请提供的一种可调节超前观测装置的结构示意图；图2为本申请应用实例中的可调节超前观测装置的相位特性图；图3为本申请应用实例中的可调节超前观测装置的增益特性图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。现有的低阶观测器的效率较低，即其超前相位峰值较低，超前相位峰值与增益峰值的比值较低。为此，本申请提出一种可调节超前观测装置，具有超前相位峰值较高，超前相位峰值可调节，超前相位峰值与增益峰值的比值较高的优点。具体的，可以参见图1，图1为本申请提供的一种可调节超前观测装置的结构示意图，包括：减法单元、高增益比例-积分控制器、惯性组合滤波器、一阶惯性滤波器、第一比例单元、第二比例单元以及加法单元。其中，减法单元的被减输入端用于接入输入信号；输入信号可以为一些需要进行超前观测的过程信号。减法单元的输出端连接高增益比例-积分控制器的输入端；高增益比例-积分控制器的输出端连接惯性组合滤波器的输入端；惯性组合滤波器的输出端连接减法单元的减输出端；高增益比例-积分控制器的输出端连接一阶惯性滤波器的输入端；一阶惯性滤波器的输出端连接第一比例单元的输入端；第一比例单元的输出端连接加法单元的第一输入端；第二比例单元的输入端用于接入输入信号；第二比例单元的输出端连接加法单元的第二输入端；加法单元的输出端用于输出输入信号的可调节超前观测输出。进一步的，惯性组合滤波器的阶次为预先设定的，其具体的表达式为：其中，ICF(s)为惯性组合滤波器的传递函数，TLO为预设的超前观测时间，单位为秒，n为预设阶次，单位为无量纲。高增益比例-积分控制器的比率增益和积分时间常数也可以预先设定，其具体的表达式为：其中，HGPI(s)为所述高增益比例-积分控制器的传递函数，KHGPI为预设的比率增益，单位为无量纲，THGPI为预设的积分时间常数，单位为秒。一阶惯性滤波器的惯性时间常数可以预先设定，其表达式为：其中，FOIF(s)为所述一阶惯性滤波器的传递函数，TFOIF为预设的惯性时间常数，单位为秒。而第一比例单元，其表达式为：PA(s)＝KA；PA(s)为第一比例单元的传递函数，KA为预设的比例增益，单位为无量纲。相类似的，第二比例单元的表达式为：PB(s)＝KB；PB(s)为第二比例单元的传递函数，KB为预设的比例增益，单位为无量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调节超前观测装置，其特征在于，包括：减法单元、高增益比例‑积分控制器、惯性组合滤波器、一阶惯性滤波器、第一比例单元、第二比例单元以及加法单元；所述减法单元的被减输入端用于接入输入信号；所述减法单元的输出端连接所述高增益比例‑积分控制器的输入端；所述高增益比例‑积分控制器的输出端连接所述惯性组合滤波器的输入端；所述惯性组合滤波器的输出端连接所述减法单元的减输出端；所述高增益比例‑积分控制器的输出端连接所述一阶惯性滤波器的输入端；所述一阶惯性滤波器的输出端连接所述第一比例单元的输入端；所述第一比例单元的输出端连接所述加法单元的第一输入端；所述第二比例单元的输入端用于接入所述输入信号；所述第二比例单元的输出端连接所述加法单元的第二输入端；所述加法单元的输出端用于输出所述输入信号的可调节超前观测输出。

【技术特征摘要】
1.一种可调节超前观测装置，其特征在于，包括：减法单元、高增益比例-积分控制器、惯性组合滤波器、一阶惯性滤波器、第一比例单元、第二比例单元以及加法单元；所述减法单元的被减输入端用于接入输入信号；所述减法单元的输出端连接所述高增益比例-积分控制器的输入端；所述高增益比例-积分控制器的输出端连接所述惯性组合滤波器的输入端；所述惯性组合滤波器的输出端连接所述减法单元的减输出端；所述高增益比例-积分控制器的输出端连接所述一阶惯性滤波器的输入端；所述一阶惯性滤波器的输出端连接所述第一比例单元的输入端；所述第一比例单元的输出端连接所述加法单元的第一输入端；所述第二比例单元的输入端用于接入所述输入信号；所述第二比例单元的输出端连接所述加法单元的第二输入端；所述加法单元的输出端用于输出所述输入信号的可调节超前观测输出。2.根据权利要求1所述的可调节超前观测装置，其特征在于，所述惯性组合滤波器的表达式为：其中，ICF(s)为所述惯性组合滤波器的传递函数，TLO为预设的超前观测时间，n为预设阶次。3.根据权利要求2所述的可调节超前观测装置，其特征在于，所述高增益比例-积分控制器的表达式为：其中，HGPI(s)为所述高增益比例-积分控制器的传递函数，KHGPI为预设的比率增益，THGPI为预设的积分时间常数。4.根据权利要求3所述的可调节超...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44