设备控制系统技术方案

本发明专利技术披露了一种设备控制系统。该设备控制系统包括利用滑动模控制过程控制所述设备的滑动模控制器，其中所述滑动模控制器包括：开关函数值计算装置，用于计算由所述设备输出与控制目标值之间偏离的线性函数定义的开关函数的值；等效控制输入计算装置，用于计算有助于将根据所述设备的输出与控制目标值之间的偏离确定的偏离状态数量限定在开关函数值变成０的开关直线上的等效控制输入；到达律输入计算装置，用于计算有助于将偏离状态数量设置在开关直线上的到达律输入；控制输入计算装置，通过至少将等效控制输入与到达律输入相加来计算所述设备的控制输入；稳定性确定装置，所确定滑动模控制过程是否稳定；以及稳定装置，在确定滑动模控制过程不稳定时，减小等效控制输入的绝对值。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Equipment control system

A device control system is disclosed. The equipment control system, including the use of sliding mode controller of sliding mode control for process control of the device, wherein the sliding mode controller includes a switching function value calculating means for calculating by the device output and control target value deviates from the linear function definition of the switch function value; equivalent control input for computing device the calculation will help according to the deviation between the output and the control target of the device for determining the value of the deviation from the state number defined in the switch function value is equivalent to a switch line 0 on the control input input; reaching law calculation device for calculating help will deviate from the state number set in the switch on the line to enter law control input; computing device, control input and reaching law to calculate the sum of the input device by at least equivalent; Determination of stability The device determines whether the sliding die control process is stable; and the stabilizing device reduces the absolute value of the equivalent control input when determining the instability of the sliding die control process.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及设备控制系统，更特别地涉及在机器人控制理论之一的滑动模控制理论的基础上用滑动模控制器对设备进行控制的控制系统。例如，在日本平成9年公布的专利No.9-274504中揭示了一种已知的根据滑动模控制理论的控制系统。该公布的专利提出了根据控制状态数量的收敛状况在滑动模控制理论中设置超平面的方法。按照提出的方法，改善了滑动模控制的收敛响应和收敛稳定性。为了用滑动模控制器控制作为控制对象的设备，需要产生设备(控制对象)的模型和确定表示设备模型特征的模型参数。可以将模型参数设置在预先确定的恒定值上。然而，由于老化和扰动通常模型参数的值发生变化。所以，我们希望用模型参数识别器，在实时的基础上识别模型参数，并用由模型参数识别器识别的模型参数执行滑动模控制。模型参数识别器检测识别误差，该误差是在用识别模型参数计算的设备输出和设备的实际输出之间的差，并为了消除识别误差对模型参数进行校正。所以，关于模型参数识别器，可能会发生下列问题。由于非线性特性和平均值不为“0”的扰动，即便实际上已经得到了实质上最佳的模型参数，识别误差也不会变成“0”。所以，偶尔也要对不需要校正的模型参数进行校正。结果，漂移发生了，模型参数的值逐渐地从它们的最佳值漂移到某些其它的值使由滑动模控制器实施的控制变得不稳定。
技术介绍
已知一种传统空气燃油比控制系统，该系统通过对设备，即控制对象建立模型确定控制对象模型，并利用参数调节装置识别控制对象模型的模型参数(例如，第Hei 11-73206号日本未决专利申请)。根据此系统，自调调节器利用识别模型参数利用反馈方法将待送到内燃机内的空气燃油混合物的空气燃油比控制到目标空气燃油比。在上述控制系统中，通过将模型参数的初始值与根据模型参数的识别误差计算的更新分量相加计算每个模型参数。在上述控制系统中，在对该设备计算控制输入时，不考虑该设备的状态数量确定模型参数的初始值。因此，在设备特性在较短时间周期内发生变化时，模型参数收敛到其最佳值所需的时间周期变得更长，这样会导致性能控制不充分。例如，第Hei 9-274504号日本未决专利申请披露了一种已知的根据滑动模控制理论的控制系统。该公开中披露确定滑动模控制的稳定性，并在确定滑动模控制不稳定时，将确定滑动模控制不稳定之前的计算值用于控制对象的控制输入。第Hei 11-93741号日本未决专利申请披露了另一种已知控制系统。在此控制系统中，确定滑动模控制稳定性，并且在确定滑动模控制不稳定时，将控制对象的控制输入设置为预定值。然而，根据上述传统控制系统，在确定滑动模控制不稳定时，固定设备的控制输入，这样就不可能使设备的输出收敛到控制目标值。在上述第Hei 11-73206号日本未决专利申请披露的控制系统中，通过将根据模型参数的识别误差计算的更新分量与模型参数的初始值相加，计算模型参数。根据第Hei 11-73206日本未决专利申请披露的此控制系统，避免了模型参数因为扰动发生漂移。然而，由于自调调节器本身使用参数调节装置计算的模型参数，所以仍有改善保持自调调节器稳定性的余地。第2000-179384号日本未决专利申请披露了一种控制系统，在这种控制系统中，在实时的基础上，识别通过对设备进行建模获得的控制对象模型的模型参数，并利用识别模型参数控制该设备。此公开披露的控制系统包括识别器，用于识别模型参数；估计器，用于估计设备的输出；以及滑动模控制器，采用滑动模控制过程，利用识别器识别的模型参数和估计器估计的设备输出计算设备的控制输入。将设备的输出与设备输出的目标值之间的差值以及设备的输入与基准值之间的差值输入到识别器和估计器。根据用于控制设备输入的控制量，反复设置基准值。通过根据控制量反复设置基准值，获得的效果是，提高了使设备输出收敛到目标值的控制过程的收敛速度。根据第2000-179384号日本未决专利申请披露的控制系统，采用根据滑动模控制器计算的自适应控制输入设置基准值的方法。因此，设置基准值的该方法只能应用于采用自适应滑动模控制过程的系统。所以，需要一种可以广泛应用的基准值设置方法。第Hei 8-261050号日本未决专利申请披露了一种已知的节流阀开度控制系统。在此控制系统中，利用PID(比例、积分和微分)控制过程控制马达致动的节流阀的开度，根据车辆的工作情况设置PID控制过程的控制常数。由于作为控制对象的节流阀致动装置具有非线性特性，所以利用传统PID控制过程不能在控制精度、控制稳定性以及节流阀开度的随动特性方面获得充分控制性能。
技术实现思路
所以本专利技术的目的是提供设备控制系统，当识别对成为控制对象的设备进行模型化得到的控制对象模型的模型参数和用识别的模型参数实施滑动模型控制时，该系统能更稳定地控制设备。本专利技术的另一个目的是提供一种在设备特性在较短时间周期内发生变化时，可以迅速使控制对象模型的一个或多个模型参数收敛到其最佳值从而保持良好可控制性的设备控制系统。本专利技术的另一个目的是提供一种在确定滑动模控制过程不稳定时，可以继续进行控制使设备输出收敛到控制目标值，并执行适当处理过程使滑动模控制过程稳定从而改善滑动模控制过程的稳定性的设备控制系统。本专利技术的另一个目的是提供一种识别通过对设备(即控制对象)进行建模获得的、控制对象模型的模型参数，并利用此模型参数改善控制过程的稳定性的设备控制系统。本专利技术的另一个目的是提供一种在使用利用设备的输入基准值或输出基准值确定的控制对象模型时，采用可广泛应用的方法设置该基准值，从而改善控制性能的设备控制系统。本专利技术的另一个目的是提供一种节流阀致动装置控制系统，该控制系统可以提高控制精度、控制稳定性以及节流阀开启到目标值的随动特性。为了达到上述目的，本专利技术提供包括识别装置和滑动模控制器的设备控制系统。识别装置识别对设备进行模型化得到的设备的控制对象模型的模型参数矢量(θ)。滑动模控制器用由识别装置识别的模型参数矢量对设备进行控制。识别装置包括识别误差计算装置，更新矢量计算装置，和更新矢量校正装置。识别误差计算装置计算模型参数矢量的识别误差(ide)。更新矢量计算装置根据识别误差计算更新矢量(dθ)。更新矢量校正装置通过用一个大于“0”和小于“1”的预先确定的值(DELTAi，EPSi)乘更新矢量的至少一个元素的一个过去值，对更新矢量进行校正。识别装置通过将经校正的更新矢量加到模型参数矢量的一个参考矢量(θbase，θ(0))计算模型参数矢量。用这种结构，根据模型参数矢量的识别误差计算更新矢量，并通过用该大于“0”和小于“1”的预先确定的值乘更新矢量的至少一个元素的一个过去值对更新矢量进行校正。将经校正的更新矢量加到模型参数矢量的参考矢量上计算模型参数矢量。因此，使更新矢量的元素值受到限制，从而使模型参数矢量稳定在参考矢量的附近。结果，防止了模型参数的漂移，从而改善了由滑动模控制器实施的滑动模型控制的稳定性。优先地，更新矢量校正装置不用预先确定的值乘与设备输入有关的更新矢量的一个元素(一个与计算b1有关的元素)和与设备输入及输出无关的更新矢量的一个元素(一个与计算c1有关的元素)。用这种结构，能够防止发生可能由于校正这些元数引起的稳态偏离。优先地，更新矢量校正用预先确定的值(EPSi)乘参考矢量(θ(0))的至少一个元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备控制系统，该设备控制系统包括利用滑动模控制过程控制所述设备的滑动模控制器，其中所述滑动模控制器包括：开关函数值计算装置，用于计算由所述设备输出与控制目标值之间偏离的线性函数定义的开关函数的值；等效控制输入计算 装置，用于计算有助于将根据所述设备的输出与控制目标值之间的偏离确定的偏离状态数量限定在开关函数值变成０的开关直线上的等效控制输入；到达律输入计算装置，用于计算有助于将偏离状态数量设置在开关直线上的到达律输入；控制输入计算装置 ，通过至少将等效控制输入与到达律输入相加来计算所述设备的控制输入；稳定性确定装置，用于确定滑动模控制过程是否稳定；以及稳定装置，在确定滑动模控制过程不稳定时，减小等效控制输入的绝对值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安井裕司，岩城喜久，高桥润，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]