液位传感器容错控制方法研究

发布时间：2019-11-11 08:54

【摘要】：PID(比例-积分-微分)控制法在液位过程控制中发挥着重要作用,但由于液位系统传感器容易发生故障,使得PID控制法具有抗故障能力不足的缺陷,对生产生活造成重大损失,因此需采用容错控制方法使得液位传感器发生故障时仍能较为正常运行,提出状态观测器估计传感器液位故障值的容错控制方法,使状态观测器对故障状态产生观测跟踪,将故障状态作用于原控制器,并使原控制器弃置已经存在故障的传感器信号,使得故障值被抵消。
【图文】：

原理图,液位控制系统,原理图

？邋２４２邋？逦计算机测量与控制逦第２４卷逡逑ｘ２ｈ２邋（ｔ）邋＋邋ｘ＼ｈ｛ｔ）邋＋0：0逦（６）邋态空间表达式：逡逑同时矩阵Ａ将变成线性变参数形式，得到单容液位控制逦０⑴＝Ａ（？９⑴）ｘ⑴十仇⑴逦（９）逡逑系统的线性变参数状态空间表达式：逦＝邋ＣｒＱ）逡逑Ｉ邋ｙ（０邋＝邋Ｃｒ（＾）逦「办１邋⑴－逡逑其中：逦＿逡逑⑴）＝［－｜逦⑴］＝｜逦⑴］，逦—Ｊ－逦０逡逑５＝「匕１邋（：＝［｝］逦Ａ｛６｛0）邋＝逦４逦４逦，逡逑」’逦音邋ｖ＾７士ｉ／ｉＵｒ）逦⑴逡逑ｉ＝１逦？＝邋１逡逑」＿＿逦邋Ｂ邋＝邋［ＫＰ／Ｓ邋０］Ｔ逡逑１逦以水箱２的液位ｈ２（？）为状态输出量：ｙ⑴时，故Ｃ邋＝逡逑［０逦１］。若两个水箱液位都是输出量，则ｃ＝八。逡逑？——逦对于液位控制系统，关于公式（６）中的Ｘ，，取值，参逡逑逦＂逦［ｘ］——＇0ａ邋ｒ逦考⑴，取邋＿ｒ４邋＝邋２．邋９８１邋Ｘ邋１0＿７，而＝—３．邋６５９邋Ｘ１０—５，而＝１．邋７３０邋Ｘ逡逑图１单容液位控制系统原理图逦１０￣３’而＝—４＞０３６邋Ｘｌ（Ｔ２’ｉ？邋＝０＿５８３。逡逑２容错控制的原理逡逑｜Ｃｊ邋＾８，邋ｉＣ＜逦对于可用状态空间表达式描述的线性系统，可采用状态反逡逑＾馈配置极点使系统具有抗干扰性、鲁棒性。有时系统某些状态逡逑Ａｙｖ￣ｐ＾Nｔ，ｒ逦不能直接物理测量（如液位传感器出现故障，无法实时得知液逡逑１逦位），这时采用状态观测器基于输出和控制变量估计状态。在逡逑逦ｎ逦、｜Ｌ邋１逦容错控制中，使用状态观测器估计出实时故障状态，原控制器逡逑Ｌｅ邋ｃ，逦ｃ＝逦根据估计状态进行控制，而不再使用传感器所测状态，即为容逡

原理图,液位控制系统,原理图

？邋２４２邋？逦计算机测量与控制逦第２４卷逡逑ｘ２ｈ２邋（ｔ）邋＋邋ｘ＼ｈ｛ｔ）邋＋0：0逦（６）邋态空间表达式：逡逑同时矩阵Ａ将变成线性变参数形式，得到单容液位控制逦０⑴＝Ａ（？９⑴）ｘ⑴十仇⑴逦（９）逡逑系统的线性变参数状态空间表达式：逦＝邋ＣｒＱ）逡逑Ｉ邋ｙ（０邋＝邋Ｃｒ（＾）逦「办１邋⑴－逡逑其中：逦＿逡逑⑴）＝［－｜逦⑴］＝｜逦⑴］，逦—Ｊ－逦０逡逑５＝「匕１邋（：＝［｝］逦Ａ｛６｛0）邋＝逦４逦４逦，逡逑」’逦音邋ｖ＾７士ｉ／ｉＵｒ）逦⑴逡逑ｉ＝１逦？＝邋１逡逑」＿＿逦邋Ｂ邋＝邋［ＫＰ／Ｓ邋０］Ｔ逡逑１逦以水箱２的液位ｈ２（？）为状态输出量：ｙ⑴时，故Ｃ邋＝逡逑［０逦１］。若两个水箱液位都是输出量，则ｃ＝八。逡逑？——逦对于液位控制系统，关于公式（６）中的Ｘ，取值，参逡逑逦＂逦［ｘ］——＇0ａ邋ｒ逦考⑴，取邋＿ｒ４邋＝邋２．邋９８１邋Ｘ邋１0＿７，而＝—３．邋６５９邋Ｘ１０—５，而＝１．邋７３０邋Ｘ逡逑图１单容液位控制系统原理图逦１０￣３’而＝—４＞０３６邋Ｘｌ（Ｔ２’ｉ？邋＝０＿５８３。逡逑２容错控制的原理逡逑｜Ｃｊ邋＾８，邋ｉＣ＜逦对于可用状态空间表达式描述的线性系统，可采用状态反逡逑＾馈配置极点使系统具有抗干扰性、鲁棒性。有时系统某些状态逡逑Ａｙｖ￣ｐ＾Nｔ，ｒ逦不能直接物理测量（如液位传感器出现故障，无法实时得知液逡逑１逦位），这时采用状态观测器基于输出和控制变量估计状态。在逡逑逦ｎ逦、｜Ｌ邋１逦容错控制中，使用状态观测器估计出实时故障状态，原控制器逡逑Ｌｅ邋ｃ，逦ｃ＝逦根据估计状态进行控制，而不再使用传感器所测状态，即为容逡

【参考文献】