[發(fā)明專利]串級(jí)增益自調(diào)度PID控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210071610.1
• 申請(qǐng)日: 2012-03-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102540878A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李曉楓;陳世和
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G05B11/42
• 分類號(hào): G05B11/42
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 王茹;曾旻輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)電廠安全控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種串級(jí)增益自調(diào)度PID控制器。

背景技術(shù)

在發(fā)電廠有許多復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)此大多采用了廣義的串級(jí)控制回路，而機(jī)組的運(yùn)行工況及燃料供應(yīng)等的變化，如負(fù)荷變化，煤質(zhì)變化，就會(huì)造成生產(chǎn)控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性較大幅度的變化，使得控制對(duì)象顯現(xiàn)出參數(shù)的時(shí)變、非線性。現(xiàn)在發(fā)電廠大都采用的分散控制系統(tǒng)(DCS)進(jìn)行全廠控制，DCS中主要采用常規(guī)的PID(比例-積分-微分)控制器進(jìn)行閉環(huán)控制，這些PID控制是建立在對(duì)象動(dòng)態(tài)特性不變或近似不變的基礎(chǔ)上的，當(dāng)對(duì)象特性變化嚴(yán)重時(shí)，如不改變控制器參數(shù)，控制品質(zhì)是無(wú)法保證的。過(guò)去PID控制器的參數(shù)整定是由經(jīng)驗(yàn)取值預(yù)設(shè)，再依據(jù)試運(yùn)行的響應(yīng)波形做手動(dòng)調(diào)整，這種做法往往經(jīng)驗(yàn)多于科學(xué)，既費(fèi)時(shí)，又難以達(dá)到最佳的整定值，由于控制器微分作用不好調(diào)整往往把微分環(huán)節(jié)去掉，達(dá)不到微分預(yù)測(cè)控制的作用。而串級(jí)回路PID控制參數(shù)的整定更是一件耗時(shí)、費(fèi)力的工作。

人們提出了千差萬(wàn)別的PID控制器整定方法。雖然具有PID自整定功能的回路控制器已有商業(yè)化產(chǎn)品，但是如何在DCS中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜回路PID參數(shù)的整定還是本領(lǐng)域中普遍面對(duì)的一個(gè)技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種能夠?qū)Υ?jí)內(nèi)外回路的P、I、D參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)整定的串級(jí)增益自調(diào)度PID控制器。

一種串級(jí)增益自調(diào)度PID控制器，包括：PID增益自調(diào)度內(nèi)控制回路、PID增益自調(diào)度外控制回路，以及分別連接所述PID增益自調(diào)度內(nèi)控制回路和所述PID增益自調(diào)度外控制回路的檢測(cè)整定回路；所述PID增益自調(diào)度內(nèi)控制回路包括內(nèi)回路PID增益自調(diào)度控制器和內(nèi)回路控制模式切換開(kāi)關(guān)，所述內(nèi)回路控制模式切換開(kāi)關(guān)的輸入端連接所述內(nèi)回路PID增益自調(diào)度控制器的輸出端，其控制端連接所述檢測(cè)整定回路的輸出端；所述PID增益自調(diào)度外控制回路包括外回路PID增益自調(diào)度控制器和外回路控制模式切換開(kāi)關(guān)，所述外回路控制模式切換開(kāi)關(guān)的輸入端連接所述外回路PID增益自調(diào)度控制器的輸出端，其控制端連接所述檢測(cè)整定回路的輸出端；所述檢測(cè)整定回路接收內(nèi)回路和外回路的綜合測(cè)量信號(hào)，并將其分別與內(nèi)、外回路的設(shè)定值比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出模式切換控制信號(hào)至所述內(nèi)回路控制模式切換開(kāi)關(guān)和所述外回路控制模式切換開(kāi)關(guān)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的串級(jí)增益自調(diào)度PID控制器利用各DCS中固有的模塊，通過(guò)新增所述檢測(cè)整定回路、所述內(nèi)回路控制模式切換開(kāi)關(guān)和所述外回路控制模式切換開(kāi)關(guān)，并通過(guò)適當(dāng)模塊的搭接，實(shí)現(xiàn)廣義串級(jí)回路的繼電反饋控制，測(cè)取過(guò)程的臨界震蕩信息，可以不需建立受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，在閉環(huán)控制中就能自動(dòng)的按所要求的穩(wěn)定裕度整定出串級(jí)內(nèi)、外回路的P、I、D參數(shù)；并根據(jù)實(shí)測(cè)運(yùn)行工況信號(hào)及偏差信號(hào)的變化，自動(dòng)、實(shí)時(shí)地推理出內(nèi)、外回路最佳的P、I、D參數(shù)，最大限度的縮短控制系統(tǒng)的過(guò)渡時(shí)間，減小其動(dòng)態(tài)偏差及靜態(tài)偏差，并使系統(tǒng)具有較好的魯棒性(Robust)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明串級(jí)增益自調(diào)度PID控制器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；

圖2是本發(fā)明串級(jí)增益自調(diào)度PID控制器中檢測(cè)整定回路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)施例中檢測(cè)整定回路中的兩位控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明串級(jí)增益自調(diào)度PID控制器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明串級(jí)增益自調(diào)度PID控制器中各PID控制器的運(yùn)算時(shí)序圖；

圖6是本發(fā)明串級(jí)增益自調(diào)度PID控制器調(diào)整給水控制參數(shù)的增益調(diào)度隸屬函數(shù)示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明串級(jí)增益自調(diào)度PID控制器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

所述串級(jí)增益自調(diào)度PID控制器，包括：PID增益自調(diào)度內(nèi)控制回路10、檢測(cè)整定回路20和PID增益自調(diào)度外控制回路30，所述檢測(cè)整定回路20分別連接所述PID增益自調(diào)度內(nèi)控制回路10和所述PID增益自調(diào)度外控制回路30；

所述PID增益自調(diào)度內(nèi)控制回路10包括內(nèi)回路PID增益自調(diào)度控制器和內(nèi)回路控制模式切換開(kāi)關(guān)15，所述內(nèi)回路控制模式切換開(kāi)關(guān)15的輸入端連接所述內(nèi)回路PID增益自調(diào)度控制器的輸出端，其控制端連接所述檢測(cè)整定回路20的輸出端；

所述PID增益自調(diào)度外控制回路30包括外回路PID增益自調(diào)度控制器和外回路控制模式切換開(kāi)關(guān)35，所述外回路控制模式切換開(kāi)關(guān)35的輸入端連接所述外回路PID增益自調(diào)度控制器的輸出端，其控制端連接所述檢測(cè)整定回路20的輸出端；