渤海大学郭继宁获国家专利权
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龙图腾网获悉渤海大学申请的专利基于双闭环自抗扰控制的温功调节方法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:CN120196153B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-22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:202510386608.0,技术领域涉及:G05D23/22;该发明授权基于双闭环自抗扰控制的温功调节方法是由郭继宁;郝发强;于占东设计研发完成,并于2025-03-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于双闭环自抗扰控制的温功调节方法在说明书摘要公布了:一种基于双闭环自抗扰控制的温功调节方法,包括:获取被加热工件表面的实时温度数据,计算实时温度数据与目标温度值之间的温度误差信号。调用外环自抗扰控制单元对被加热工件的外部干扰进行估计,得到外环干扰估计量,并对外环干扰估计量进行补偿,以对内环功率给定值进行动态调节。获取内环逆变器输出的实际功率值,计算实际功率值与内环功率给定值之间功率误差信号。调用扩展状态观测器根据功率误差信号实时估计内环干扰,根据内环干扰估计量对逆变器的开关指令进行瞬时修正,生成开关控制信号集合。响应于集合内各开关控制信号执行对应的功率输出,通过数字锁相环对被加热工件的加热过程进行频率跟踪,以获取数字锁相环校准后的参考频率。
本发明授权基于双闭环自抗扰控制的温功调节方法在权利要求书中公布了:1.一种基于双闭环自抗扰控制的温功调节方法,其特征在于,所述方法包括: 获取被加热工件表面的实时温度数据,并计算所述实时温度数据与目标温度值之间的温度差,得到温度误差信号; 调用外环自抗扰控制单元对所述被加热工件的外部干扰进行估计,得到外环干扰估计量,并对所述外环干扰估计量进行补偿,以结合所述温度误差信号对内环功率给定值进行动态调节; 获取内环逆变器输出的实际功率值,并计算所述实际功率值与所述内环功率给定值之间的差值,得到功率误差信号; 将所述功率误差信号作为所述外环自抗扰控制单元的输入,以调用扩展状态观测器实时估计内环干扰,并根据内环干扰估计量对逆变器的开关指令进行瞬时修正,生成开关控制信号集合; 响应于开关控制信号集合内各开关控制信号执行对应的功率输出,并在对所述被加热工件进行加热时通过数字锁相环对所述被加热工件的加热过程进行频率跟踪,以获取数字锁相环校准后的参考频率; 其中,所述外部干扰包括电网波动和谐波扰动,所述内环干扰包括负载谐振频率漂移和瞬时电压波动; 所述获取被加热工件表面的实时温度数据,并计算所述实时温度数据与目标温度值之间的温度差,得到温度误差信号,包括: 通过读取安装于加热工件上温度传感器的测量值,获取实时温度数据,并采用线性模型对所述实时温度数据进行传感器精度补偿和偏移修正,得到校正后的实时温度数据; 通过数字滤波对所述校正后的实时温度数据进行处理,得到所述目标温度值,并计算所述目标温度值与校正前的实时温度数据之间的差值,得到所述温度误差信号; 其中,所述线性模型以传感器量程修正系数为斜率,以偏移修正系数为截距共同对校正前的实时温度数据进行校正; 所述调用外环自抗扰控制单元对所述被加热工件的外部干扰进行估计,得到外环干扰估计量,并对所述外环干扰估计量进行补偿,以结合所述温度误差信号对内环功率给定值进行动态调节,包括: 调用外环自抗扰控制单元建立外环观测环境,并将所述温度误差信号输入至所述外环观测环境中,以通过所述扩展状态观测器对外环观测环境输入进行干扰估计,得到所述外环干扰估计量;所述外环自抗扰控制单元为采用自抗扰控制构建得到的; 将所述温度误差信号与外环干扰估计量进行组合,生成外环功率调节的基准值; 基于允许的最低安全功率、设备额定功率上限以及所述基准值调节所述内环功率给定值; 所述将所述功率误差信号作为所述外环自抗扰控制单元的输入,以调用扩展状态观测器实时估计内环干扰,并根据内环干扰估计量对逆变器的开关指令进行瞬时修正,生成开关控制信号集合,包括: 通过所述外环自抗扰控制单元的扩展状态观测器按照更新规则根据所述功率误差信号对功率通道的干扰进行实时估计,得到估算出的内环干扰估计量; 将所述功率误差信号与内环干扰估计量进行整合,生成用于对逆变器开关指令进行瞬时修正的功率控制量,并根据逆变器的拓扑结构将所述功率控制量转换为开关控制信号集合; 其中,所述扩展状态观测器的更新规则基于功率误差信号和未知干扰综合推断的函数对所述功率误差信号和内环功率路径中的随机扰动进行运算得到;所述开关控制信号集合中包含至少一个第一开关控制信号和或至少一个第二开关信号; 所述根据逆变器的拓扑结构将所述功率控制量转换为开关控制信号集合,包括: 当拓扑结构采用脉冲宽度调制时,则将所述功率控制变量映射为占空比或开关频率作为第一开关控制信号; 当拓扑结构采用脉冲频率调制时,则将所述功率控制变量映射为开关周期或驱动定时作为第二开关控制信号; 所述响应于开关控制信号集合内各开关控制信号执行对应的功率输出,并在对所述被加热工件进行加热时通过数字锁相环对所述被加热工件的加热过程进行频率跟踪,以获取数字锁相环校准后的参考频率,包括: 通过逆变器接收所述开关控制信号集合,并按照所述脉冲宽度调制和或脉冲频率调制触发相应的功率开关器件进行功率输出,以根据各开关控制信号生成对应的交流电能量,通过感应线圈对所述被加热工件进行加热; 在所述感应线圈对所述被加热工件进行加热的过程中,通过温度传感器实时获取工件温度并控制所述工件温度与所述目标温度值之间的差值不超过第一阈值,并记录所述被加热工件的当前受热状态以及流过感应线圈的电流信号; 通过电流互感器或霍尔传感器对流过感应线圈的电流信号进行采样,得到离散化电流测量值,并对所述离散化电流测量值进行低通滤波和校准,以去除所述离散化电流测量值中的高频噪声和测量偏差,得到预处理后的负载电流信号; 通过数字锁相环计算所述负载电流信号与预设的参考信号之间的相位差,以修正更新估计频率,得到更新后的频率估计值,并将更新后的频率估计值作为数字锁相环校准后的参考频率。
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