[發(fā)明專利]一種基于校正基準量的增量式PID控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310348169.1
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN103439879A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王志杰;尋新;王伯春;劉復(fù)平
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;湖南省電力公司科學研究院;湖南省湘電試研技術(shù)有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責任公司 43113
• 代理人: 陳立武

1.一種基于校正基準量的增量式PID控制方法，該方法包括下述步驟：

①、對具有大遲延和大慣性特征的待控制鍋爐過熱器，建立包含N組該待控制鍋爐過熱器的輸入數(shù)據(jù)和包含N組該待控制鍋爐過熱器的輸出數(shù)據(jù)在內(nèi)的，能夠反映出該待控制鍋爐過熱器的動態(tài)特性的數(shù)據(jù)樣本集Ω；

②、建立所述待控制鍋爐過熱器的模型，設(shè)定所述待控制鍋爐過熱器的滯后時間常數(shù)d的最小值d_min和最大值d_max，利用步驟①建立的數(shù)據(jù)樣本集Ω，采用遞推最小二乘RLS離線辨識所述待控制鍋爐過熱器的模型的參數(shù)，并使該待控制鍋爐過熱器的滯后時間常數(shù)d由上述最小值d_min逐步增大到上述最大值d_max，獲得（max-min+1）個Σk=1N[y(k)-y^(k)]i2,(i=1,2,...,max-min+1),]]>其中的最小值min{Σk=1N[y(k)-y^(k)]i2,(i=1,2,...,max-min+1)}]]>所對應(yīng)的d就是所辨識出的待控制鍋爐過熱器的滯后時間常數(shù)d的值，本步驟中所述為辨識誤差平方和，其中N為數(shù)據(jù)樣本數(shù)，y(k)為第k個采樣時刻所述待控制鍋爐過熱器的實際輸出值，為辨識出的第k個采樣時刻所述待控制鍋爐過熱器的輸出值；

上述待控制鍋爐過熱器的模型的表達式為下式(1)：

y^(k)=θT(k)z(k)---(1)]]>

式(1)中，為通過上述RLS辨識出的第k次采樣時刻待控制鍋爐過熱器的輸出值；“z(k)=[y(k-1),y(k-2),…,y(k-n),u(k-d),u(k-d-1),…,u(k-d-m)]^T，”為待控制鍋爐過熱器的模型的輸入向量；“u(i),(i=k-d,k-d-1,…,k-d-m)，”為待控制鍋爐過熱器在第i次采樣時刻的輸入值；“y(j),(j=1,2,…,n)，”為待控制鍋爐過熱器在第j次采樣時刻的輸出值；“θ(k)=[θ₁(k),θ₂(k),…,θ_m+n+1(k)]^T，”為辨識出的待控制鍋爐過熱器的模型的參數(shù)向量，“θ_i(k),(i=1,2,…,m+n+1)，”為辨識出的待控制鍋爐過熱器的模型的參數(shù)；T為矩陣轉(zhuǎn)置符號，k為第k次采樣時刻，d為待控制鍋爐過熱器的滯后時間常數(shù)，m為正整數(shù)，n亦為正整數(shù)；

③、采用下式(2)確定加權(quán)系數(shù)a_i：

ai=k-id2,i=k,k-1,...,k-di-(k-2d)d2,i=k-d-1,k-d-2,...,k-2d---(2)]]>

式(2)中，a_i滿足a_i的大小反映不同時刻的待控制鍋爐過熱器的輸入u(i)，對所述待控制鍋爐過熱器在當前采樣時刻k的輸出y(k)的影響程度；“i=k-2d,k-2d+1,…,k，”為不同的采樣時刻；k為當前采樣時刻；依據(jù)步驟②所獲待控制鍋爐過熱器的滯后時間常數(shù)d的值，按下述式(3)確定校正基準量u^*的值：

u*=Σi=k-2dkaiu(i)---(3)]]>

式(3)中，u^*為待控制鍋爐過熱器輸入的校正基準量；u(i)為待控制鍋爐過熱器在第i次采樣時刻的輸入值；a_i為第i次采樣時刻待控制鍋爐過熱器輸入u(i)的加權(quán)值；“i=k-2d,k-2d+1,…,k，”為不同的采樣時刻；

④、依照下述式(4)～(5)，計算出當前采樣時刻k所述待控制鍋爐過熱器的輸入值：

u(k)=u^*+Δu(k)????(4)

式(4)～(5)中，u(k)為當前采樣時刻PID控制器的輸出值，即當前采樣時刻所述待控制鍋爐過熱器的輸入值；Δu(k)為第k次采樣時間與第k-1次采樣時間間隔內(nèi)PID控制器輸出的變化量；為PID控制器的參數(shù)向量，其表達式為下述式(6)所示：

式(6)中，K_p、K_i、K_d依次分別為PID控制器的比例增益、積分增益和微分增益，使用常規(guī)經(jīng)驗試湊法分別確定K_p、K_i、K_d的值；

式(5)中的r(k)為當前時刻設(shè)定的輸出向量，x(k)為當前時刻實際的輸出向量，r(k)、x(k)的表達式依序分別為下述式(7)～(8)：

r(k)=[y_r(k),y_r(k-1),y_r(k-2)]^T????(7)

x(k)=[y(k),y(k-1),y(k-2)]^T????(8)

式(7)～(8)中，y_r(i)為所述待控制鍋爐過熱器在第i次采樣時刻的設(shè)定輸出值；“y(i),(i=k,k-1,k-2)”為所述待控制鍋爐過熱器在第i次采樣時刻的實際輸出值；

⑤、在線搜索上述待控制鍋爐過熱器的輸入數(shù)據(jù)和上述鍋爐過熱器的輸出數(shù)據(jù)，得到該待控制鍋爐過熱器的輸入數(shù)據(jù)和該待控制鍋爐過熱器的輸出數(shù)據(jù)，依據(jù)所得待控制鍋爐過熱器的輸入數(shù)據(jù)和待控制鍋爐過熱器的輸出數(shù)據(jù)，重復(fù)步驟②，對待控制鍋爐過熱器進行在線辨識，實時更新待控制鍋爐過熱器的滯后時間常數(shù)d，依據(jù)所得待控制鍋爐過熱器的滯后時間常數(shù)d，使用步驟③給出的上述式(2)和式(3)在線計算出校正基準量u^*的值；

⑥、重復(fù)步驟④～⑤,直到所述待控制鍋爐過熱器的實際輸出值能夠跟蹤設(shè)定輸出值或直到所述待控制鍋爐過熱器的實際輸出值與設(shè)定輸出值之間的偏差保持在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)為止。