一种超前观测方法及装置制造方法及图纸

本申请提供了一种超前观测方法及装置，设置了超前观测测时间；惯性组合滤波器；高增益比例‑积分控制器；1阶惯性滤波器；减法单元；在减法单元的被减输入端接入输入信号，输入信号为需要进行超前观测的过程信号，将减法单元的输出端接入到高增益比例‑积分控制器的输入端，将高增益比例‑积分控制器的输出端接入到惯性组合滤波器的输入端，将惯性组合滤波器的输出端接入到减法单元的减输入端，将高增益比例‑积分控制器的输出端接入到1阶惯性滤波器的输入端，在1阶惯性滤波器的输出端，得到输入信号的超前观测输出。本申请超前相位峰值较高，超前相位峰值与增益峰值的比值较高。

【技术实现步骤摘要】
一种超前观测方法及装置
本申请涉及自动控制
，尤其涉及一种超前观测方法及装置。
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2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2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
基于上述情况，本专利技术提出了一种超前观测方法及装置，主要特点是超前相位峰值较高，超前相位峰值与增益峰值的比值较高。有鉴于此，本申请第一方面提供了一种超前观测方法，包括：设置预设数的超前观测测时间；设置预设数的阶次的惯性组合滤波器；设置预设数的比率增益和预设数的积分时间常数的高增益比例-积分控制器；设置预设数的惯性时间常数的1阶惯性滤波器；设置减法单元；在所述减法单元的被减输入端接入输入信号，所述输入信号为需要进行超前观测的过程信号，将所述减法单元的输出端接入到所述高增益比例-积分控制器的输入端，将所述高增益比例-积分控制器的输出端接入到所述惯性组合滤波器的输入端，将所述惯性组合滤波器的输出端接入到所述减法单元的减输入端，将所述高增益比例-积分控制器的输出端接入到所述1阶惯性滤波器的输入端，在所述1阶惯性滤波器的输出端，得到所述输入信号的超前观测输出。优选地，具体通过惯性组合滤波器表达式设置预设数的阶次的惯性组合滤波器；所述惯性组合滤波器表达式为：其中，ICF(s)为惯性组合滤波器的传递函数，TLO为预设数的的超前观测测时间，单位为s，n为预设数的阶次，单位为无量纲。优选地，具体通过高增益比例-积分控制器表达式设置预设数的比率增益和预设数的积分时间常数的高增益比例-积分控制器；所述高增益比例-积分控制器表达式为：其中，HGPI(s)为高增益比例-积分控制器的传递函数，KHGPI为预设数的比率增益，单位为无量纲，THGPI为预设数的积分时间常数，单位为s。优选地，具体通过1阶惯性滤波器表达式设置预设数的惯性时间常数的1阶惯性滤波器；所述1阶惯性滤波器表达式为：其中，FOIF(s)为1阶惯性滤波器的传递函数，TFOIF为预设数的惯性时间常数，单位为s。优选地，所述输入信号的超前观测输出为：其中，HGPI(s)为高增益比例-积分控制器的传递函数，FOIF(s)为1阶惯性滤波器的传递函数，ICF(s)为惯性组合滤波器的传递函数。本申请第二方面提供一种超前观测装置，基于如第一方面的超前观测方法进行观测，包括：预设数的阶次的惯性组合滤波器、预设数的比率增益和预设数的积分时间常数的高增益比例-积分控制器、预设数的惯性时间常数的1阶惯性滤波器和减法单元；在所述减法单元的被减输入端接入输入信号，所述输入信号为需要进行超前观测的过程信号，将所述减法单元的输出端接入到所述高增益比例-积分控制器的输入端，将所述高增益比例-积分控制器的输出端接入到所述惯性组合滤波器的输入端，将所述惯性组合滤波器的输出端接入到所述减法单元的减输入端，将所述高增益比例-积分控制器的输出端接入到所述1阶惯性滤波器的输入端，在所述1阶惯性滤波器的输出端，得到所述输入信号的超前观测输出。优选地，所述预设数的阶次的惯性组合滤波器的表达式为：其中，ICF(s)为惯性组合滤波器的传递函数，TLO为预设数的的超前观测测时间，单位为s，n为预设数的阶次，单位为无量纲。优选地，所述高增益比例-积分控制器的表达式为：其中，HGPI(s)为高增益比例-积分控制器的传递函数，KHGPI为预设数的比率增益，单位为无量纲，THGPI为预设数的积分时间常数，单位为s。优选地，所述1阶惯性滤波器的表达式为：其中，FOIF(s)为1阶惯性滤波器的传递函数，TFOIF为预设数的惯性时间常数，单位为s。优选地，所述输入信号的超前观测输出为：其中，HGPI(s)为高增益比例-积分控制器的传递函数，FOIF(s)为1阶惯性滤波器的传递函数，ICF(s)为惯性组合滤波器的传递函数。从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：本申请提供了一种超前观测方法及装置，设置了预设数的超前观测测时间；预设数的阶次的惯性组合滤波器；预设数的比率增益和预设数的积分时间常数的高增益比例-积分控制器；预设数的惯性时间常数的1阶惯性滤波器；减法单元；在减法单元的被减输入端接入输入信号，输入信号为需要进行超前观测的过程信号，将减法单元的输出端接入到高增益比例-积分控制器的输入端，将高增益比例-积分控制器的输出端接入到惯性组合滤波器的输入端，将惯性组合滤波器的输出端接入到减法单元的减输入端，将高增益比例-积分控制器的输出端接入到1阶惯性滤波器的输入端，在1阶惯性滤波器的输出端，得到输入信号的超前观测输出。本申请超前相位峰值较高，超前相位峰值与增益峰值的比值较高。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本申请提供的一种超前观测方法的一个实施例的示意图；图2为本申请提供的一种超前观测装置的一个实施例的示意图；图3为本专利技术实施例与1阶超前观测器和2阶超前观测器的频率特性对比示意图。具体实施方式本专利技术提出了一种超前观测方法及装置，主要特点是超前相位峰值较高，超前相位峰值与增益峰值的比值较高。为使得本申请的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本申请保护的范围。请参阅图1，本申请提供的一种超前观测方法的一个实施例，包括：101、设置预设数的超前观测测时间；用TLO表达前观测测时间，单位为s；102、设置预设数的阶次的惯性组合滤波器；103、设置预设数的比率增益和预设数的积分时间常数的高增益比例-积分控制器；104、设置预设数的惯性时间常数的1阶惯性滤波器；105、设置减法单元；106、在减法单元的被减输入端接入输入信号，输入信号为需要进行超前观测的过程信号，将减法单元的输出端接入到高增益比例-积分控制器的输入端，将高增益比例-积分控制器的输出端接入到惯性组合滤波器的输入端，将惯性组合滤波器的输出端接入到减法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超前观测方法，其特征在于，包括：设置预设数的超前观测测时间；设置预设数的阶次的惯性组合滤波器；设置预设数的比率增益和预设数的积分时间常数的高增益比例‑积分控制器；设置预设数的惯性时间常数的1阶惯性滤波器；设置减法单元；在所述减法单元的被减输入端接入输入信号，所述输入信号为需要进行超前观测的过程信号，将所述减法单元的输出端接入到所述高增益比例‑积分控制器的输入端，将所述高增益比例‑积分控制器的输出端接入到所述惯性组合滤波器的输入端，将所述惯性组合滤波器的输出端接入到所述减法单元的减输入端，将所述高增益比例‑积分控制器的输出端接入到所述1阶惯性滤波器的输入端，在所述1阶惯性滤波器的输出端，得到所述输入信号的超前观测输出。

【技术特征摘要】
1.一种超前观测方法，其特征在于，包括：设置预设数的超前观测测时间；设置预设数的阶次的惯性组合滤波器；设置预设数的比率增益和预设数的积分时间常数的高增益比例-积分控制器；设置预设数的惯性时间常数的1阶惯性滤波器；设置减法单元；在所述减法单元的被减输入端接入输入信号，所述输入信号为需要进行超前观测的过程信号，将所述减法单元的输出端接入到所述高增益比例-积分控制器的输入端，将所述高增益比例-积分控制器的输出端接入到所述惯性组合滤波器的输入端，将所述惯性组合滤波器的输出端接入到所述减法单元的减输入端，将所述高增益比例-积分控制器的输出端接入到所述1阶惯性滤波器的输入端，在所述1阶惯性滤波器的输出端，得到所述输入信号的超前观测输出。2.根据权利要求1所述的一种超前观测方法，其特征在于，具体通过惯性组合滤波器表达式设置预设数的阶次的惯性组合滤波器；所述惯性组合滤波器表达式为：其中，ICF(s)为惯性组合滤波器的传递函数，TLO为预设数的的超前观测测时间，单位为s，n为预设数的阶次，单位为无量纲。3.根据权利要求1所述的一种超前观测方法，其特征在于，具体通过高增益比例-积分控制器表达式设置预设数的比率增益和预设数的积分时间常数的高增益比例-积分控制器；所述高增益比例-积分控制器表达式为：其中，HGPI(s)为高增益比例-积分控制器的传递函数，KHGPI为预设数的比率增益，单位为无量纲，THGPI为预设数的积分时间常数，单位为s。4.根据权利要求1所述的一种超前观测方法，其特征在于，具体通过1阶惯性滤波器表达式设置预设数的惯性时间常数的1阶惯性滤波器；所述1阶惯性滤波器表达式为：其中，FOIF(s)为1阶惯性滤波器的传递函数，TFOIF为预设数的惯性时间常数，单位为s。5.根据权利要求1所述的一种超前观测方法，其特征在于，所述输入信号的超前观测输出为：其中，HGPI(s)为高增益比例-积...

【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