薛洪武,吴爱国,董娜

(天津大学电气与自动化工程学院,300072,天津)



制冷系统自抗扰解耦控制

薛洪武,吴爱国,董娜

(天津大学电气与自动化工程学院,300072,天津)

针对制冷系统具有非线性、强耦合、大时滞且难以建立精确数学模型等特点,设计了一种改进的自抗扰解耦控制器。首先,通过引入线性修正项设计了非齐次有限时间收敛的扩张状态观测器,保证了观测器误差在有限时间内能够快速收敛到0,进而通过构造Lyapunov函数证明了其有限时间收敛的特性;采用静态解耦方法将制冷系统解耦为两个单输入、单输出系统,实现了制冷系统过热度和蒸发温度的独立控制;最后,利用改进的扩张状态观测器估计动态耦合和其他扰动并补偿到非线性误差反馈控制中,实现了制冷系统的动态解耦并改善了控制效果。仿真结果表明,该控制器不仅能较好实现解耦并具有良好的动态特性,而且具有更好的抗扰性和较强的鲁棒性,同时约有2%的节能效果。

制冷系统;自抗扰控制;扩张状态观测器;非齐次有限时间收敛;解耦

制冷系统能耗约占建筑总能耗的60%,制冷系统的稳定控制对于制冷系统的节能降耗具有重要意义。一般来说,应用到制冷系统中的控制方法主要用于跟踪控制过热度和蒸发压力的变化[1]。Shah等提出了一个离散的状态变量模型并采用LQR控制器对制冷系统的参考信号进行跟踪和扰动抑制[2]。Rasmussen等建立了低阶非线性的蒸发器模型,并设计了反步自适应控制器以适应系统参数变化对控制效果的影响[3]。……