一种水质监测设备的ADRC自适应抗扰控制方法与流程

本发明属于水质监测设备控制，具体涉及一种水质监测设备的adrc自适应抗扰控制方法。

背景技术：

1、水质监测设备在实际运行过程中，易受到多种扰动因素影响，导致监测信号失真、抗扰控制精度不足，其中水体紊流剪切、电极生物膜阻抗漂移和供电纹波噪声是三类主要扰动因素。现有技术中，adrc自适应抗扰控制方法多采用单一扰动独立处理模式，未考虑三类扰动之间的耦合效应，仅通过固定增益进行抗扰控制，无法根据扰动强度动态调整控制参数，使得抗扰效果不佳，监测数据准确性难以保障，无法满足水质精准监测的实际需求。

2、基于上述问题，亟需一种能够耦合多类扰动、动态调整控制参数的adrc自适应抗扰控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种水质监测设备的adrc自适应抗扰控制方法，包括：

2、处理器采集水体紊流剪切特征系数、电极生物膜阻抗漂移系数和供电纹波噪声相对系数；

3、处理器引入紊流阻抗耦合比例系数和阻抗纹波耦合比例系数，对采集的三类系数进行递进耦合解算，得到三级递进耦合扰动强度；

4、处理器采集水质监测原始信号相对偏差、系统抗扰响应时间常数和adrc控制采样周期，结合三级递进耦合扰动强度进行增益解算，得到自适应修正后adrc扩张状态观测器增益；

5、处理器采集水质传感器原始输出电信号、adrc观测器增益极限阈值和水质信号电学转换校准系数，结合自适应修正后adrc扩张状态观测器增益进行信号校准，输出水质监测输出电信号。

6、优选的，处理器采集水体紊流剪切特征系数的操作依托水质监测设备配置的水流剪切力传感单元完成，处理器采集电极生物膜阻抗漂移系数的操作依托水质监测设备配置的电极界面阻抗检测单元完成，处理器采集供电纹波噪声相对系数的操作依托水质监测设备配置的直流供电纹波采样单元完成。

7、进一步优选的，紊流阻抗耦合比例系数和阻抗纹波耦合比例系数为预先存储于处理器存储单元的固定系数，处理器进行递进耦合解算时，直接调用该两类固定系数参与运算。

8、进一步优选的，处理器进行增益解算时，引入预先存储于处理器的adrc观测器基础固定增益，将adrc观测器基础固定增益与三级递进耦合扰动强度、水质监测原始信号相对偏差、系统抗扰响应时间常数和adrc控制采样周期的运算结果进行叠加，得到自适应修正后adrc扩张状态观测器增益。

9、进一步优选的，处理器进行递进耦合解算时，采用特定运算逻辑，结合紊流阻抗耦合比例系数和阻抗纹波耦合比例系数，对水体紊流剪切特征系数、电极生物膜阻抗漂移系数和供电纹波噪声相对系数进行耦合运算，得到三级递进耦合扰动强度。

10、进一步优选的，处理器进行增益解算时，采用特定运算逻辑，结合三级递进耦合扰动强度、水质监测原始信号相对偏差、系统抗扰响应时间常数和adrc控制采样周期，与adrc观测器基础固定增益进行叠加运算，得到自适应修正后adrc扩张状态观测器增益。

11、进一步优选的，处理器进行信号校准时，采用特定运算逻辑，结合自适应修正后adrc扩张状态观测器增益、水质传感器原始输出电信号、adrc观测器增益极限阈值和水质信号电学转换校准系数，对原始电信号进行校准，输出水质监测输出电信号。

12、进一步优选的，处理器输出水质监测输出电信号后，通过水质监测设备配置的标准水质信号比对单元采集水质监测输出电信号与预设标准水质电信号的偏差数据，将偏差数据传输至处理器的递进耦合解算端口。

13、进一步优选的，处理器接收到偏差数据后，按照预先设定并存储于处理器的控制时序，重新触发递进耦合解算、增益解算和信号校准操作，直至偏差数据小于预先设定的偏差阈值，停止闭环运算流程。

14、进一步优选的，水流剪切力传感单元、电极界面阻抗检测单元和直流供电纹波采样单元均通过spi通信接口向处理器传输采集数据，spi通信接口的通信速率为1mbps，处理器按照预先设定并存储于处理器的采样时序解析三类采集数据，解析完成后立即启动递进耦合解算操作。

15、技术效果：

16、本发明的核心创造性技术点为引入紊流阻抗耦合比例系数和阻抗纹波耦合比例系数，对水体紊流剪切、电极生物膜阻抗漂移和供电纹波噪声三类扰动进行递进耦合解算，结合多参数动态调整adrc扩张状态观测器增益。该技术点精准解决了背景技术中adrc控制未考虑多类扰动耦合、增益固定导致的抗扰精度不足问题，实现水质监测信号精准校准，保障监测数据稳定性。

1.一种水质监测设备的adrc自适应抗扰控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的水质监测设备的adrc自适应抗扰控制方法，其特征在于，处理器采集水体紊流剪切特征系数的操作依托水质监测设备配置的水流剪切力传感单元完成，处理器采集电极生物膜阻抗漂移系数的操作依托水质监测设备配置的电极界面阻抗检测单元完成，处理器采集供电纹波噪声相对系数的操作依托水质监测设备配置的直流供电纹波采样单元完成。

3.根据权利要求1所述的水质监测设备的adrc自适应抗扰控制方法，其特征在于，紊流阻抗耦合比例系数和阻抗纹波耦合比例系数为预先存储于处理器存储单元的固定系数，处理器进行递进耦合解算时，直接调用该两类固定系数参与运算。

4.根据权利要求1所述的水质监测设备的adrc自适应抗扰控制方法，其特征在于，处理器进行增益解算时，引入预先存储于处理器的adrc观测器基础固定增益，将adrc观测器基础固定增益与三级递进耦合扰动强度、水质监测原始信号相对偏差、系统抗扰响应时间常数和adrc控制采样周期的运算结果进行叠加，得到自适应修正后adrc扩张状态观测器增益。

5.根据权利要求4所述的水质监测设备的adrc自适应抗扰控制方法，其特征在于，处理器进行递进耦合解算时，采用特定运算逻辑，结合紊流阻抗耦合比例系数和阻抗纹波耦合比例系数，对水体紊流剪切特征系数、电极生物膜阻抗漂移系数和供电纹波噪声相对系数进行耦合运算，得到三级递进耦合扰动强度。

6.根据权利要求5所述的水质监测设备的adrc自适应抗扰控制方法，其特征在于，处理器进行增益解算时，采用特定运算逻辑，结合三级递进耦合扰动强度、水质监测原始信号相对偏差、系统抗扰响应时间常数和adrc控制采样周期，与adrc观测器基础固定增益进行叠加运算，得到自适应修正后adrc扩张状态观测器增益。

7.根据权利要求6所述的水质监测设备的adrc自适应抗扰控制方法，其特征在于，处理器进行信号校准时，采用特定运算逻辑，结合自适应修正后adrc扩张状态观测器增益、水质传感器原始输出电信号、adrc观测器增益极限阈值和水质信号电学转换校准系数，对原始电信号进行校准，输出水质监测输出电信号。

8.根据权利要求1所述的水质监测设备的adrc自适应抗扰控制方法，其特征在于，处理器输出水质监测输出电信号后，通过水质监测设备配置的标准水质信号比对单元采集水质监测输出电信号与预设标准水质电信号的偏差数据，将偏差数据传输至处理器的递进耦合解算端口。

9.根据权利要求8所述的水质监测设备的adrc自适应抗扰控制方法，其特征在于，处理器接收到偏差数据后，按照预先设定并存储于处理器的控制时序，重新触发递进耦合解算、增益解算和信号校准操作，直至偏差数据小于预先设定的偏差阈值，停止闭环运算流程。

10.根据权利要求2所述的水质监测设备的adrc自适应抗扰控制方法，其特征在于，水流剪切力传感单元、电极界面阻抗检测单元和直流供电纹波采样单元均通过spi通信接口向处理器传输采集数据，spi通信接口的通信速率为1mbps，处理器按照预先设定并存储于处理器的采样时序解析三类采集数据，解析完成后立即启动递进耦合解算操作。