[發明專利]基于閉環頻域的辨識方法和系統

無效

• 申請號: 201210214561.2
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN102722101A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 陳世和;張衛東;張曦;王亞剛;李燁
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院;上海交通大學;上海理工大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 王茹;曾旻輝

技術領域

本發明涉及工業過程控制領域，特別涉及一種基于控制回路正常運行數據的閉環辨識方法和系統。

背景技術

目前，雖然隨著科學技術和新材料的不斷研發，先進的生產工藝不斷應用在工業控制現場，同時科學家和工程師們基于不同算法提出了各種不同的控制策略以適應新的挑戰，并且其中一部分已經應用到實際的工業現場中。但是由于PID(比例-積分-微分)控制的可靠性、簡單實用性，95％以上的工業控制回路依舊采用PID控制方式。PID控制器的目的是：要確保整個控制系統的穩定性，抑制外部干擾的影響和優化系統的性能，在此前提下盡可能的要求操作的簡單、易懂，并盡可能地有很廣的適用范圍。

然而，在工業過程系統中，由于工藝和過程優化的要求，PID閉環控制回路的設定值會經常被操作工或上層優化系統改變。隨后，過程對象的輸入和輸出信號都會從一個穩態點到另一個穩態點變化，如圖1所示。兩個穩定狀態之間的變化信號包含了重要的頻域動態特性，然而這些信號通常都不是絕對可積的，所以不能直接通過傅立葉分析來處理它們。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點和不足，提供一種基于閉環頻域的辨識方法和系統，用于PID自整定過程中辨識過程模型。

本發明的目的通過如下技術方案實現：

一種基于閉環頻域的辨識方法，包括如下步驟：

采集一段過程輸出信號的振蕩數據和一段過程輸入信號的振蕩數據；

根據所采集的過程輸出信號的振蕩數據和過程輸入信號的振蕩數據辨識各頻率點的頻率響應函數；

根據各頻率點的頻率響應函數辨識二階純滯后模型。

一種基于閉環頻域的辨識系統，包括：

信號采集模塊，用于采集一段過程輸出信號的振蕩數據和一段過程輸入信號的振蕩數據，并將采集到的數據傳輸給函數辨識模塊；

函數辨識模塊，用于根據信號采集模塊采集的過程輸出信號的振蕩數據和過程輸入信號的振蕩數據辨識各頻率點的頻率響應函數，并將各率點的頻率響應函數傳輸給模型辨識模塊；

模型辨識模塊，用于根據各頻率點的頻率響應函數辨識二階純滯后模型。

依據上述本發明的方案，本發明一般用于PID自整定過程中辨識過程模型，當系統運行時，可以實時顯示的當前趨勢曲線，在系統需要進行辨識過程模型時，可以采集一段過程輸出信號的振蕩數據和一段過程輸入信號的振蕩數據，根據所采集的過程輸出信號的振蕩數據和過程輸入信號的振蕩數據辨識各頻率點的頻率響應函數；根據各頻率點的頻率響應函數辨識二階純滯后模型。本發明的益處是，辨識過程不需要過程對象的任何先驗知識，基于閉環控制回路正常運行的輸入輸出數據在線辨識出重要頻率點的頻率響應函數，進而獲得二階純滯后模型。

附圖說明

圖1為設定值改變后過程對象的輸入輸出信號；

圖2為本發明實施例的基于閉環頻域的辨識方法的流程示意圖；

圖3為本發明實施例的基于閉環頻域的辨識方法的結構框圖；

圖4為圖3中的函數辨識模塊的結構框圖；

圖5為圖3中的模型辨識模塊的結構框圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明進行詳細闡述，但是本發明的實施方式不限于此。

實施例1

本發明一般用于PID自整定過程中辨識過程模型，可以將本發明設計在上位機監控軟件的模型辨識部分，可以通過與PLC/DCS(PLC，Programmable?Logic?Controller，可編程邏輯控制器；DCS，Distributed?Control?System，分布式控制系統)等關聯使用，下面詳細介紹本發明。

參見圖2所示，是本發明實施例的基于閉環頻域的辨識方法的流程示意圖，如圖2所示，本實施例的基于閉環頻域的辨識方法包括如下步驟：

步驟S101：采集一段過程輸出信號的振蕩數據和一段過程輸入信號的振蕩數據，進入步驟S102，在工業過程系統中，由于工藝和過程優化的要求，PID閉環控制回路的設定值會經常被操作工或上層優化系統改變，過程對象的輸入信號和輸出信號都會從一個穩態點到另一個穩態點變化，本步驟中采集的一段過程輸出信號的振蕩數據和一段過程輸入信號的振蕩數據一般就是過程對象的輸入信號和輸出信號從一個穩態點到另一個穩態點變化過程中的數據；