北京邮电大学魏伟获国家专利权
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龙图腾网获悉北京邮电大学申请的专利基于智能变带宽扩张状态观测器的ADRC控制系统以及先进内模控制系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119937403B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-29发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510081963.7,技术领域涉及:G05B19/042;该发明授权基于智能变带宽扩张状态观测器的ADRC控制系统以及先进内模控制系统是由魏伟;尤小庆设计研发完成,并于2025-01-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于智能变带宽扩张状态观测器的ADRC控制系统以及先进内模控制系统在说明书摘要公布了:本发明公开一种基于智能变带宽扩张状态观测器的ADRC控制系统以及先进内模控制系统,该控制系统与其他需要建立精确内部模型的内模控制方法相比,其内部模型基于ADRC给出的标准动力学G cl s获取,为复杂非线性系统的内模控制设计提供了一种新的、实用的解决方案;简化了控制系统的建模过程,可扩展到其他需要建立精确模型的控制方法中;本发明克服了现有观测器存在观测相位滞后问题和系统对噪声敏感度的问题,而且设计过程简洁,便于在工程中推广应用。本发明将传统内模控制中的内部模型由ADRC给出的标准动力学替代,为复杂非线性系统的内模控制器设计提供了一种新的、实用的解决方案。
本发明授权基于智能变带宽扩张状态观测器的ADRC控制系统以及先进内模控制系统在权利要求书中公布了:1.一种基于智能变带宽扩张状态观测器的ADRC控制系统的设计方法,其特征在于,包括以下步骤: S1:基于n阶被控对象的数学模型,将被控对象的内部不确定性和外部扰动视为总扰动f并作为系统的状态变量,将被控对象的数学模型表示为扩张状态方程,构建固定带宽的线性扩张状态观测器,并根据带宽参数化方法设置观测器带宽ωo和扩张状态观测器的增益L=[β1,β2,…βn,βn+1]T; S2:基于扩张状态观测器的输出变量z1,z2,...zn,设计状态反馈控制律u0=k1r-z1-k2z2-…knzn,并根据带宽参数化方法设置控制器带宽ωc,ωc>0,进而设计控制器增益kii=1,2,…n;r为设定值; S3:综合扩张状态观测器对总扰动的估计zn+1和状态反馈控制律u0,设计控制律u=u0-zn+1b0;b0为可调控制器增益; S4:令ω'o=ωo+η|zn+1-f|,构建智能变带宽扩张状态观测器,以总扰动估计偏差|zn+1-f|为调整依据来动态地调整观测器的带宽,智能变带宽扩张状态观测器的带宽表示如下: ω'o=ωo+η|zn+1-f|=ωo+η|zn+1-yn-b0u| 其中,f=yn-b0u,yn为被控对象输出的n阶微分,b0为可调控制器增益,u为被控对象输入;η为伸缩因子,用于调节观测器带宽变化范围,η0; 带宽参数化配置的自适应可变增益如下: S5:所述智能变带宽线性扩张观测器设计如下: S6:基于所述智能变带宽扩张状态观测器的输出,并相应调整控制律: 其中,z1SBW,z2SBW,…ziSBW,…zn+1SBW为智能变带宽扩张状态观测器的输出; S7:采用基于智能变带宽扩张状态观测器的ADRC控制系统完成对n阶被控对象的控制,调节控制器参数ωo,ωc,b0和η使系统正常工作,直至达到期望的控制效果。
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