[發(fā)明專利]一種多溫區(qū)爐綜合控制系統(tǒng)及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010548496.8
• 申請日: 2010-11-17
• 公開（公告）號: CN102466412A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設計）人: 于強
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間科學與應用研究中心
• 主分類號: F27D19/00
• 分類號: F27D19/00
• 代理公司: 北京法思騰知識產(chǎn)權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

1.一種多溫區(qū)爐綜合控制系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括：

系統(tǒng)辨識模塊，用于進行被控對象的系統(tǒng)辨識實驗，獲得被控對象的輸入輸出數(shù)據(jù)；

模型仿真模塊，利用系統(tǒng)辨識模塊得到的數(shù)據(jù)，選定被控對象模型并進行模型的仿真，得到最終的被控對象模型函數(shù)；

參數(shù)整定模塊，根據(jù)溫度控制曲線和辨識出的對象模型，計算出用于PID控制的P、I和D控制參數(shù)；

控制算法仿真模塊，用于將溫度控制算法和得到的被控對象的模型函數(shù)進行仿真，并根據(jù)仿真結果進行控制參數(shù)的調(diào)整，得到該控制算法最優(yōu)的控制參數(shù)；和

實時控制模塊，用于將由仿真得到的最優(yōu)控制參數(shù)應用到實際的被控對象上進行實時的控制，并在線調(diào)整控制參數(shù)得到最終的控制系統(tǒng)的控制參數(shù)。

2.根據(jù)權利要求1所述的多溫區(qū)爐綜合控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)還包含下位機模塊，用于執(zhí)行控制系統(tǒng)中的控制命令。

3.根據(jù)權利要求1所述的多溫區(qū)爐綜合控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)還包括：實驗數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)庫、圖形分析界面、串口調(diào)試工具、輸入文件格式化工具、傳感器信號和溫度之間的轉化工具。

4.根據(jù)權利要求1所述的多溫區(qū)爐綜合控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的溫度控制算法為PID控制算法、神經(jīng)網(wǎng)絡控制算法或預測控制算法。

5.一種多溫區(qū)爐溫度的控制方法，該方法用多溫區(qū)爐綜合控制系統(tǒng)完成溫度控制，該系統(tǒng)包含：系統(tǒng)辨識模塊，用于進行系統(tǒng)辨識實驗，獲得控制對象的輸入輸出數(shù)據(jù)；模型仿真模塊，用于選定模型后自動進行模型辨識，并進行模型的仿真；參數(shù)整定模塊，用于根據(jù)自動辨識出的控制對象模型和溫度控制曲線，調(diào)整模型參數(shù)；控制算法仿真模塊，用于將控制算法和得到的控制對象模型進行仿真，并根據(jù)結果進行控制參數(shù)的調(diào)整；實時控制模塊，用于將得到的仿真參數(shù)進行實時的控制，調(diào)整，以達到滿足要求的控制參數(shù)；和下位機模塊，用于執(zhí)行控制系統(tǒng)中的控制命令，所述的方法包括以下步驟：

1)系統(tǒng)采用選定的自動辨識算法進行自動辨識實驗，獲得被控制對象的輸入輸出數(shù)據(jù)；

2)根據(jù)步驟1)中得到的輸入輸出數(shù)據(jù)，使用增廣遞推最小二乘法和相關系數(shù)辨識法相結合的算法計算得到被控制對象數(shù)學模型；

其中，將相關系數(shù)辨識法與增廣遞推最小二乘法相結合，使用兩種方法輪流對數(shù)學模型中的純滯后d和最小二乘估計進行辨識，直到同時滿足最小誤差條件為止；

3)利用辨識出的數(shù)學模型和溫度控制曲線整定系統(tǒng)的P、I、D控制參數(shù)；

4)將溫度控制算法和整定出的控制參數(shù)應用到確定的被控制對象的數(shù)學模型中進行仿真，調(diào)整控制參數(shù)，得到初步最優(yōu)的溫度控制參數(shù)；

5)將得到的初步最優(yōu)的溫度控制參數(shù)加載到被控制的系統(tǒng)中，在線調(diào)整溫度控制的參數(shù)，得到滿足控制要求的溫度控制結果。

6.根據(jù)權利要求5所述的多溫區(qū)爐溫度的控制方法，其特征在于，所述的步驟1)中的自動辨識方法為階躍自動辨識法或偽隨機自動辨識法。

7.根據(jù)權利要求5或6所述的多溫區(qū)爐溫度的控制方法，其特征在于，所述的階躍法自動辨識法的步驟如下：

a)調(diào)整每個溫區(qū)的輸入功率，使每個溫區(qū)的溫度都接近所要求的溫度；

b)爐內(nèi)溫度在工作點附近上下波動，N為溫度穩(wěn)定時對應的加熱功率，加熱功率發(fā)生階越變化，加熱功率下調(diào)m％，記錄實驗數(shù)據(jù)；

c)系統(tǒng)溫度穩(wěn)定后，上調(diào)加熱功率2m％，記錄實驗數(shù)據(jù)；

d)系統(tǒng)重新穩(wěn)定后，調(diào)回原來的加熱功率值，記錄實驗數(shù)據(jù)；

e)通過以上步驟獲得系統(tǒng)的階越響應數(shù)據(jù)，得到對象的輸入輸出數(shù)據(jù)。

8.根據(jù)權利要求5所述的多溫區(qū)爐溫度的控制方法，其特征在于，所述的步驟2)中的計算被控制對象模型的方法為增廣遞推最小二乘法和相關系數(shù)法相結合的方法。