| 主权项 |
一种在火电厂汽温系统中牛顿力学控制器的设计方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：设计期望的闭环系统：H(s)＝1/(cs<sup>2</sup>+ds+1) (4)其中c＝1/w<sup>2</sup>；d＝2ζ/w；ζ是无阻尼系数，取ζ＝0.75～1；如何配置系统(式4)中的参数c和d是设计控制器的关键，也就是对系统参数w的选择，w反映了系统的时间尺度，需要在系统的动态品质指标和鲁棒性之间作出平衡；步骤二：针对G<sub>1</sub>(s)＝k/(as<sup>2</sup>+bs+1)，设计控制器G<sub>c1</sub>(s)：G<sub>c1</sub>(s)＝k<sub>c</sub>(m<sub>1</sub>s<sup>2</sup>+m<sub>2</sub>s+m<sub>3</sub>)/(n<sub>1</sub>s<sup>2</sup>+n<sub>2</sub>s+n<sub>3</sub>) (5)系统的开环传递函数是：Q(s)＝k<sub>c</sub>km<sub>3</sub>(m<sub>1</sub>s<sup>2</sup>/m<sub>3</sub>+m<sub>2</sub>s/m<sub>3</sub>+1)/((n<sub>1</sub>s<sup>2</sup>+n<sub>2</sub>s+n<sub>3</sub>)(as<sup>2</sup>+bs+1))一种简单的计算方法是，取：km<sub>3</sub>＝1；m<sub>1</sub>/m<sub>3</sub>＝a；m<sub>2</sub>/m<sub>3</sub>＝b (6)则Q(s)＝k<sub>c</sub>/(n<sub>1</sub>s<sup>2</sup>+n<sub>2</sub>s+n<sub>3</sub>)系统的闭环传递函数是：H(s)＝(k<sub>c</sub>/(k<sub>c</sub>+n<sub>3</sub>))/(n<sub>1</sub>s<sup>2</sup>/(k<sub>c</sub>+n<sub>3</sub>)+n<sub>2</sub>s/(k<sub>c</sub>+n<sub>3</sub>)+1) (7)式(7)中的k<sub>c</sub>/(k<sub>c</sub>+n<sub>3</sub>)表示系统的静态稳定值；当n<sub>3</sub>＝0时，系统是无静差的；当n<sub>3</sub>＝0，k<sub>c</sub>＝1时，牛顿力学控制器G<sub>c</sub>(s)是一个PID控制器；计算牛顿力学控制器G<sub>c</sub>(s)的参数如下:根据k<sub>c</sub>/(k<sub>c</sub>+n<sub>3</sub>)确定系统的静态稳定值，k<sub>c</sub>/(k<sub>c</sub>+n<sub>3</sub>)＝0.999，则静态误差为0.001；如果取n<sub>3</sub>＝0.1，k<sub>c</sub>＝99.9，然后结合式(5)，并且比较式(7)和(4)，很容易求解牛顿力学控制器G<sub>c1</sub>(s)式(5))中k<sub>c</sub>,m<sub>1</sub>,m<sub>2</sub>,m<sub>3</sub>,n<sub>1</sub>,n<sub>2</sub>,n<sub>3</sub>的值；m<sub>3</sub>＝1/k；m<sub>1</sub>＝a/k；m<sub>2</sub>＝b/k；n<sub>1</sub>＝(k<sub>c</sub>+n<sub>3</sub>)c；n<sub>2</sub>＝(k<sub>c</sub>+n<sub>3</sub>)d (8)f<sub>1</sub>＝1/n<sub>1</sub>；f<sub>2</sub>＝‑n<sub>2</sub>/n<sub>1</sub>；f<sub>3</sub>＝‑n<sub>3</sub>/n<sub>1</sub>； (9)步骤三：根据式K<sub>f</sub>＝f(h)＝c<sub>0</sub>+c<sub>1</sub>h+c<sub>2</sub>h<sup>2</sup>+c<sub>3</sub>h<sup>3</sup>+c<sub>4</sub>h<sup>4</sup>+…(3)计算K<sub>f</sub>式中符号说明如下：h＝τ/t<sub>p</sub>；c<sub>0</sub>,c<sub>1</sub>,c<sub>2</sub>,c<sub>3</sub>,c<sub>4</sub>...是应用多项式回归方法计算得到的系数；牛顿力学控制器G<sub>c</sub>(s)通过系统运动的位置m<sub>3</sub>y、速度<img file="FDA0000756690390000021.GIF" wi="96" he="75" />和加速度<img file="FDA0000756690390000022.GIF" wi="88" he="76" />的负反馈作用，把被控对象的输出轨迹引导和控制到期望的闭环系统H(s)＝1/(cs<sup>2</sup>+ds+1)的输出轨迹上。 |
