基于静态前馈补偿的抗饱和内模控制系统设计方法技术方案

基于静态前馈补偿的抗饱和内模控制系统设计方法，用于过程工业控制系统。该方法包括控制器Q、含有饱和环节的被控对象Gp、被控对象的内部模型Gm以及三个静态补偿器K1、K2、K3；通过在原有的内模控制系统基础上进行静态前馈分析，分别就饱和现象引起的控制器输入偏差、控制器输出偏差和对象输出减缓引起的控制器输出偏差进行补偿。通过在原有内模控制系统中引入3个补偿回路，改善了对象的输出响应。与现有技术相比，本发明专利技术是基于对象的传递函数进行控制器、补偿器设计，使工程师更容易理解；同时，本发明专利技术与传统的抗饱和内模控制思想不同，是以静态前馈补偿思想改善对象的输出响应，在实际应用中有更高的可实现性。

【技术实现步骤摘要】
基于静态前馈补偿的抗饱和内模控制系统设计方法
本专利技术涉及一种基于静态前馈补偿的抗饱和内模控制系统设计方法，包括抗饱和内模控制系统结构和补偿器设计方法，主要应用于控制工程领域。
技术介绍
在实际的工业控制中，输入饱和现象是普遍存在的。例如，带有阀门的管道流量，最大只能到达阀门开度为100％的流量值，无法突破；再例如，泵能够输出的流量，最大只能达到泵转速最大时的流量值，这也无法无限制的增加。种种实际案例表明，在工业中普遍含有输入饱和现象。然而，输入饱和现象，对于控制系统控制效果的影响的是不可忽略的。这是因为，输入饱和现象的存在，导致控制器的输出与对象的输入不相等，使得对象的输出要慢于控制器预期的输出，控制效果变差。如图2的曲线2和曲线3，可以发现，当对象出现输入饱和现象(如曲线2)时，对象输出的斜率是有限制的，小于无输入饱和现象的输出曲线(如曲线3)，以至于对象输出的调整时间变长，控制性能下降，这就造成实际工业过程中原料的浪费增加，污染物排放增加。针对具有输入饱和现象的控制系统设计与改进，前人已经有了一定的研究成果。而基于内模控制系统的抗饱和策略，应用较为广泛的是Kothare等在“本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于静态前馈补偿的抗饱和内模控制系统设计方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，按照传统内模控制器方法设计内模控制器Q，构成基础的内模控制回路；第二步，观察控制器输出和对象输入，判断控制器输出是否超出对象输入饱和范围，若超出，则在已经设计好的内模控制回路上增加3个静态前馈补偿回路，在这3个补偿回路中，分别含有3个静态补偿器，即(1)输出静态前馈补偿器K1，该补偿器补偿了由输入饱和现象引起的动态过程中，实际输出比预期输出减小的部分；(2)输入静态前馈补偿器K2，该补偿器补偿了由输入饱和现象引起的控制器输出大于对象输入的部分；(3)偏差静态前馈补偿器K3，该补偿器补偿了由输入饱和现象引起的控制器输入...

【技术特征摘要】
1.基于静态前馈补偿的抗饱和内模控制系统设计方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，按照传统内模控制器方法设计内模控制器Q，构成基础的内模控制回路；第二步，观察控制器输出和对象输入，判断控制器输出是否超出对象输入饱和范围，若超出，则在已经设计好的内模控制回路上增加3个静态前馈补偿回路，在这3个补偿回路中，分别含有3个静态补偿器，即(1)输出静态前馈补偿器K1，该输出静态补偿器K1补偿了由输入饱和现象引起的...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳其兵，戚林锋，王琪，周星，
申请(专利权)人：北京化工大学，北京国控天成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11