基于扩张状态观测器的空气容腔压力快速主动抗扰方法技术

本发明专利技术提供了的一种基于扩张状态观测器的空气容腔压力快速主动抗扰方法，适用于典型发动机过渡态试验任务的进排气压力控制，该方法的主要步骤包括：构建基于线性自抗扰控制的空气容腔压力系统的控制模型，把影响被控量的总扰动(内扰和外扰之和)通过扩张状态观测器实时估计出来；通过特殊的状态反馈机制将原有不确定系统动态改造成理想的积分串联系统；利用线性自抗扰控制器的天然优势预测性和抗扰性对扰动进行估计；通过改进的鲸鱼算法在收敛速度和全局搜索能力上进行更新，利用控制量将扰动即时消去，达到快速主动抗扰的目的。本发明专利技术可为后续航空发动机过渡态试验环境模拟多变量控制、动态解耦控制等复杂控制技术研究提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
基于扩张状态观测器的空气容腔压力快速主动抗扰方法
本专利技术属于涉及电力系统的控制
，尤其涉及一种基于扩张状态观测器的空气容腔压力快速主动抗扰方法。
技术介绍
空气容腔压力系统的主动抗扰控制是建立发动机试验空中工作环境的必要条件，由于发动机过渡态考核试验具有时间短、扰动冲击大、扰动源特性模型难以准确获取等显著特点，导致现阶段控制品质提升瓶颈问题尤为突出。国外学者主要在参数自整定控制技术、增益调度、阀门分级调节、自适应控制、组合控制以及前馈控制等方面进行了工程应用研究，大幅提高了控制系统过渡态调节性能。目前我国学者对空气容腔压力系统过渡态控制主要采用了基于模型的前馈+反馈的经典控制模式，并结合模糊控制等方法，使容腔压力系统在过渡态试验中的控制品质得到了改善。在实际过程中，由于环境模拟系统存在大量的“模型不确定性”和“未建模动态”，致使现阶段的主动抗扰技术只能完成控制品质的局部优化且通用性不足。另外对于那些难以建模且无法测量，但同时又对被控对象有着显著影响的扰动环节，基于模型的经典主动抗扰方法将无法发挥作用。上述因素严重制约了空气容腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于扩张状态观测器的空气容腔压力快速主动抗扰方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、构建基于线性自抗扰控制的空气容腔压力系统控制模型，并根据空气容腔压力系统控制模型利用线性扩张状态观测器实时估计总扰动；/nS2、根据所述总扰动，利用扩张状态反馈机制将原有不确定的系统动态简化为积分串联系统；/nS3、根据所述积分串联系统利用线性自抗扰控制器对扰动进行估计；/nS4、根据估计值利用改进的鲸鱼算法进行更新，得到优化结果，实现对空气容腔压力的快速主动抗扰。/n

【技术特征摘要】
1.基于扩张状态观测器的空气容腔压力快速主动抗扰方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、构建基于线性自抗扰控制的空气容腔压力系统控制模型，并根据空气容腔压力系统控制模型利用线性扩张状态观测器实时估计总扰动；
S2、根据所述总扰动，利用扩张状态反馈机制将原有不确定的系统动态简化为积分串联系统；
S3、根据所述积分串联系统利用线性自抗扰控制器对扰动进行估计；
S4、根据估计值利用改进的鲸鱼算法进行更新，得到优化结果，实现对空气容腔压力的快速主动抗扰。


2.根据权利要求1所述的基于扩张状态观测器的空气容腔压力快速主动抗扰方法，其特征在于，所述S1中空气容腔压力系统控制模型的表达式如下：






其中，表示空气容腔压力二阶导数，表示空气容腔压力系统的总扰动，a1和a2均表示模型参数，表示被控压力的微分，t表示时间常数，y表示被控压力，w表示外部未知扰动，b表示控制输入增益，b0表示控制增益，u表示控制输入量。


3.根据权利要求1所述的基于扩张状态观测器的空气容腔压力快速主动抗扰方法，其特征在于，所述S1中线性扩张状态观测器建立的表达式如下：



其中，表示被控压力一阶导数，表示压力二阶导数，表示总扰动的导数，z1、z2和z3均表示系统状态变量，β1，β2和β3均表示观测器的增益，y表示被控压力，b0表示控制增益，u表示控制输入量。


4.根据权利要求1所述的基于扩张状态观测器的空气容腔压力快速主动抗扰方法，其特征在于，所述S2中简化为积分串联系统的过程如下：



u0＝kp(rset-z1)-kdz2
其中，表示空气容腔压力系统的总扰动，表示空气容腔压力二阶导数，被控压力的微分，t表示时间常数，y表示被控压力，w表示外部未知扰动，z1、z2和z3均表示系统状态变量，u0表示比例微分控制器，kp和kd分别表示控制器比例增益和微分增益，rs...

【专利技术属性】
技术研发人员：白克强，但志宏，张松，钱秋朦，蒋国莉，刘磊，郭明明，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51