專利名稱：消除測(cè)量誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的誤差檢測(cè)-k值控制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種消除測(cè)量誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的誤差檢測(cè)-K值控制法。
背景技術(shù)：
在自動(dòng)控制領(lǐng)域，系統(tǒng)的輸出量ひ(め、誤差信號(hào)め都是通過(guò)測(cè)量得到的，很多時(shí)候輸出期望值ゑを)也是通過(guò)測(cè)量得到的。然而由于周圍環(huán)境不理想、測(cè)量方法不完善、電子元器件不精密等因素的限制，任何測(cè)量都不會(huì)絕對(duì)精確。無(wú)論用什么測(cè)量方法，測(cè)得的結(jié)果與被測(cè)量實(shí)際數(shù)值總會(huì)存在一定差別，這種差別稱為測(cè)量誤差。實(shí)際應(yīng)用中，測(cè)量誤差無(wú)所不在，大大影響了控制系統(tǒng)的控制精度。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)里，工程技術(shù)人員只能通過(guò)選用昂貴的精密電子元器件檢測(cè)物理量，來(lái)減少測(cè)量誤差。為此付出了高昂的成本，而效果 并不理想。如果能夠通過(guò)控制的方式消除測(cè)量誤差，將大大提高控制系統(tǒng)精度，減少測(cè)量成本，推動(dòng)整個(gè)自動(dòng)控制領(lǐng)域的發(fā)展。為了減小系統(tǒng)的給定或擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)誤差，一般采用提高開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中串聯(lián)積分環(huán)節(jié)的階次N，或增大系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)的方法。増大開(kāi)環(huán)增益理論上很容易實(shí)現(xiàn)，但現(xiàn)
代控制系統(tǒng)大部分很復(fù)雜，為多閉環(huán)的復(fù)合控制系統(tǒng)，系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)的物理對(duì)象有多個(gè)，如何將多個(gè)控制對(duì)象的開(kāi)環(huán)增益調(diào)試到最佳，既能減小穩(wěn)態(tài)誤差，又能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這在傳統(tǒng)的控制方法里是ー個(gè)非常大的難題。如果能夠?qū)γ咯`個(gè)控制對(duì)象的開(kāi)環(huán)增益進(jìn)行單獨(dú)調(diào)試，那么很簡(jiǎn)單就能將每個(gè)控制對(duì)象的開(kāi)環(huán)增益調(diào)試到最優(yōu)。但在復(fù)合控制系統(tǒng)里，由于多控制變量的存在，最終輸出的總誤差信號(hào)ぶを)里通常含有多個(gè)誤差分量，想要對(duì)這多個(gè)誤差分量進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)必須先要利用復(fù)雜的數(shù)學(xué)變換將每ー個(gè)誤差分量分離出來(lái)，再進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣不僅使整個(gè)控制算法變得復(fù)雜，而且?guī)?lái)了計(jì)算誤差。如果能夠在輸出總誤差信號(hào)及>)之前就能夠測(cè)量到每ー個(gè)誤差分量并單獨(dú)進(jìn)行調(diào)節(jié)，那么以上問(wèn)題就能迎刃而解。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供消除測(cè)量誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的誤差檢測(cè)-K值控制法，使系統(tǒng)通過(guò)控制的方式就能徹底消除測(cè)量誤差。同時(shí)，該方法通過(guò)K值可對(duì)多控制對(duì)象中的每ー個(gè)控制對(duì)象的開(kāi)環(huán)增益進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，從而便于實(shí)現(xiàn)每個(gè)控制對(duì)象開(kāi)環(huán)增益的最優(yōu)化，減少了控制系統(tǒng)的調(diào)試難度，使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差降到最低，具體技術(shù)方案如下。一種消除測(cè)量誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的誤差檢測(cè)-K值控制法，在原控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了消除測(cè)量誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的誤差檢測(cè)-K值控制環(huán)節(jié)，從而構(gòu)成新控制系統(tǒng)，新控制系統(tǒng)將直接檢測(cè)原控制系統(tǒng)的輸出值q>)和誤差信號(hào)め，不檢測(cè)輸出期望值取S),而是由m=雄)+ゆ)得到輸出期望值i (s),再將原控制系統(tǒng)的輸出期望值變?yōu)槠谕祄加上K倍誤差信號(hào)及>)作為原控制系統(tǒng)新的輸出期望值ダ(め。所述原控制系統(tǒng)為單閉環(huán)或者任意復(fù)合控制系統(tǒng)。所述K值的取值是依據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)的輸出值來(lái)確定，K值取值方法先通過(guò)等步長(zhǎng)爬山法取K值，比較不同K值下閉環(huán)系統(tǒng)的輸出值，從而逼近K值的最優(yōu)值區(qū)域，然后再通過(guò)變步長(zhǎng)爬山法，比較不同K值下閉環(huán)系統(tǒng)的輸出值，來(lái)精確K值的最優(yōu)解。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)在于誤差檢測(cè)-K值控制法通過(guò)控制的方式徹底消除了控制系統(tǒng)的測(cè)量誤差，工程技術(shù)人員不再需要通過(guò)選用昂貴精密電子元器件檢測(cè)物理量的方式，來(lái)減少測(cè)量誤差，只需要選用普通的電子元器件來(lái)測(cè)量物理量即可。這不但大大減少測(cè)量成本，也大大提高控制系統(tǒng)的控制精度。誤差檢測(cè)-K值控制法利用K值對(duì)原控制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，從而便于實(shí)現(xiàn)每個(gè)控制對(duì)象開(kāi)環(huán)增益的最優(yōu)化，減少了控制系統(tǒng)的調(diào)試難度，使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差降到最低。


圖I為本發(fā)明誤差檢測(cè)-K值控制法的原理方框圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合所有附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)ー步說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施和保護(hù)不限于此。消除測(cè)量誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的誤差檢測(cè)-K值控制法包括以下步驟
1)檢測(cè)控制系統(tǒng)的誤差信號(hào)5(め；
2)檢測(cè)控制系統(tǒng)的輸出量ご⑷；
3)求輸出期望值$(め
R(s) = E(s)+C(s)；
4)將誤差信號(hào)￡(め乘以K倍再加上輸出期望值作為新的輸出期望值ダ(め； R*(s) = R(s) +KxE(S) = C(s) + (K +l)#(s)；
5)將新的輸出期望值ダ(め和輸出量CT(S)作為原控制系統(tǒng)的輸出期望值和輸出量，用原控制算法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。誤差檢測(cè)-K值控制法原理框圖如圖I所示，其消除系統(tǒng)測(cè)量誤差的原理如下
I.假設(shè)原控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為O。對(duì)于原控制系統(tǒng)
設(shè)C(S)為原控制系統(tǒng)的輸出檢測(cè)量；
放C(s￡)為原控制系統(tǒng)的輸出實(shí)際量；
技m為原控制系統(tǒng)輸出期望值的檢測(cè)量；
致_為原控制系統(tǒng)輸出期望值的實(shí)際量；
設(shè)ん為輸出量C(S)的相對(duì)測(cè)量誤差；
權(quán)利要求
1.一種消除測(cè)量誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的誤差檢測(cè)-K值控制法，其特征在于在原控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了消除測(cè)量誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的誤差檢測(cè)-K值控制環(huán)節(jié)，從而構(gòu)成新控制系統(tǒng)，新控制系統(tǒng)將直接檢測(cè)原控制系統(tǒng)的輸出值 和誤差信號(hào)瑪S),不檢測(cè)輸出期望值5(S),而是由與S)=鞏s) + c⑷得到輸出期望值m,再將原控制系統(tǒng)的輸出期望值λ⑷變?yōu)槠谕郸甩?加上K倍誤差信號(hào)m's)作為原控制系統(tǒng)新的輸出期望值f w。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的消除測(cè)量誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的誤差檢測(cè)-K值控制法，其特征在于所述原控制系統(tǒng)為單閉環(huán)或者任意復(fù)合控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的消除測(cè)量誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的誤差檢測(cè)-K值控制法，其特征在于所述K值的取值是依據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)的輸出值來(lái)確定，K值取值方法先通過(guò)等步長(zhǎng)爬山法取K值，比較不同K值下閉環(huán)系統(tǒng)的輸出值，從而逼近K值的最優(yōu)值區(qū)域，然后再通過(guò)變步長(zhǎng)爬山法，比較不同K值下閉環(huán)系統(tǒng)的輸出值，來(lái)精確K值的最優(yōu)解。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了消除測(cè)量誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的誤差檢測(cè)-K值控制法，屬于自動(dòng)控制領(lǐng)域。其具體方法為在原控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了消除測(cè)量誤差和穩(wěn)態(tài)誤差的誤差檢測(cè)-K值控制法，從而構(gòu)成新控制系統(tǒng)，新控制系統(tǒng)將直接檢測(cè)系統(tǒng)的輸出值和誤差信號(hào)，而不檢測(cè)輸出期望值，而是由得到輸出期望值，再將原控制系統(tǒng)的輸出期望值變?yōu)槠谕导由螷倍誤差信號(hào)作為原有控制系統(tǒng)新的輸出期望值。該方法通過(guò)控制的方式徹底消除控制系統(tǒng)的測(cè)量誤差。同時(shí)，該方法通過(guò)K值可對(duì)多控制對(duì)象中的每一個(gè)控制對(duì)象的開(kāi)環(huán)增益進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，從而便于實(shí)現(xiàn)每個(gè)控制對(duì)象開(kāi)環(huán)增益的最優(yōu)化，減少了控制系統(tǒng)的調(diào)試難度，使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差降到最低。
文檔編號(hào)G05B13/00GK102854795SQ201210318079
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者田新良, 楊蘋, 張金國(guó) 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)