[發明專利]一種基于校正基準量的增量式PID控制方法

有效

• 申請號: 201310348169.1
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN103439879A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 王志杰;尋新;王伯春;劉復平
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;湖南省電力公司科學研究院;湖南省湘電試研技術有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 陳立武

技術領域

本發明屬于自動控制技術領域，尤其涉及一種基于校正基準量的增量式PID(英文“Proportional-Integral-Derivative”的縮寫,中文譯文是“比例-積分-微分”。)控制方法。

背景技術

工業過程中大多數待控制對象具有遲延和慣性特性。當待控制對象的遲延和慣性較大時，將使控制品質下降，嚴重時影響控制系統的穩定性。

Smith(英文人名，中文譯文為“史密斯”。)預估控制方法是預先估計待控制對象的動態特性，然后通過預估器進行補償，力圖使遲延了的被調量超前反應到調節器，以使調節器提前動作，減少系統的超調量，縮短調節時間。該方法為解決大遲延、大慣性系統的控制提供了有效途徑，但過于依賴數學模型，當預估模型與實際對象不匹配時，控制效果顯著下降，嚴重限制了它的應用程度。

PID控制是工業過程中普遍采用的控制方法。為提高PID控制對大遲延和大慣性系統的適應性，目前采取的措施主要有兩種：一種是將預測控制與PID控制相結合，利用預測算法克服待控制對象的遲延和慣性，再設計PID控制器，改善控制效果。此方法雖可彌補PID控制性能不佳的缺陷，但同時也增加了控制系統結構的復雜性；另一種是將模糊控制與PID控制相結合，設計出模糊PID控制器。但該方法在控制過程中要進行模糊化和解模糊運算，計算量偏大，且對于具有大時變特性的待控制對象的控制效果還有待于改進。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有技術存在的缺陷，提供一種基于校正基準量的增量式PID控制方法。采用該方法，能夠有效地控制具有大遲延特性（純滯后時間常數τ和慣性時間常數T的比值τ/T>0.3。）和大慣性特性的火力發電站的鍋爐過熱器或給水加熱器，并具有良好的自適應性和在線跟蹤能力。

本發明的技術方案是，所提供的一種基于校正基準量的增量式PID控制方法包括下述步驟：

①、對具有大遲延和大慣性特征的待控制火力發電站的鍋爐過熱器，建立包含N組該待控制鍋爐過熱器的輸入數據和包含N組該待控制鍋爐過熱器的輸出數據在內的，能夠反映出該待控制鍋爐過熱器的動態特性的數據樣本集Ω；

②、建立所述待控制鍋爐過熱器的模型，設定所述待控制鍋爐過熱器的滯后時間常數d的最小值d_min和最大值d_max。利用步驟①建立的數據樣本集Ω，采用遞推最小二乘RLS(英文“Recursive?Lest?Square”的縮寫，中文譯文為“遞推最小二乘”。)離線辨識所述待控制鍋爐過熱器的模型的參數，并使該待控制鍋爐過熱器的滯后時間常數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)}]]>所對應的d就是所辨識出的待控制鍋爐過熱器的滯后時間常數d的值。本步驟中所述為辨識誤差平方和，其中N為所述數據樣本集Ω包含的數據樣本數，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；