[發明專利]一種組合積分環節與預測PI控制算法結合的控制方法

在審

• 申請號: 201510854760.3
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105334752A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 任正云;陳安鋼;陳亮;陳群;奚杰;張毅;李峰;程功
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術領域

本發明涉及工業控制領域，特別是涉及一種組合積分環節與預測PI控制算法結合的控制方法。

背景技術

一般來說，不管什么樣的控制系統均是在外部或者內部的擾動作用下工作，例如在鑄鋼過程中可能會存在負載干擾，在化工生產過程中干擾主要由進料組分、負荷、壓力或是天氣狀況不穩定引起；在流程工業領域，許多被控過程都是以間歇運行，或者長期不間斷運作，密閉裝置中的被控變量不斷受各種擾動因素影響。連續干擾嚴重影響系統的性能，導致輸出無法滿足控制要求。控制器設計的目的就在于在受到外界或內部因素干擾的情況下，感受控制目標與對象實際行為之間的誤差，并采用某種適當的方法消除該誤差，從根本上消除誤差對控制目標的影響。由此可見，對擾動抑制策略的研究具有十分廣闊的空間和十分深遠的意義。

在工業過程領域中，外部擾動不僅有未知動態部分還有已知部分。脈沖擾動、斜坡擾動、階躍擾動、周期擾動等都屬于另外一種已經知道其部分或者全部動態特性的外部擾動。此中，周期性擾動作為一個普遍存在，是外部擾動的重要組成部分。對周期性擾動進行較好的抑制將會給工業生產帶來巨大的經濟效益。控制系統中，人們通過對系統的輸入輸出進行分析或通過數學建模從而獲得對象的標稱模型。但無論標稱模型建立得如何精確，實際系統總是會存在未知的動態特性，即模型的不確定性。實際對象與標稱模型的偏差可以看成是系統的內擾，在控制系統中，還往往存在各種各樣的外部擾動，比如控制量擾動或測量噪聲，控制系統的這些內擾和外擾統稱為系統的總擾動。

在石化、鋼鐵、煙草等工業過程中，不可避免的會出現各種外部擾動。在這些擾動中，既有常值干擾，也有周期性干擾。對于常值干擾，一些常規的控制算法如Smith預估控制算法，內模控制算法就能對這些干擾起到很好的抑制作用，使系統輸出達到穩定狀態。但是對于變頻周期性干擾問題或其他較復雜的周期性干擾，上述方法就不管用了。因此，此類問題也就成為了工業控制的一個難點所在。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種組合積分環節與預測PI控制算法結合的控制方法，能夠去除干擾效果。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種組合積分環節與預測PI控制算法結合的控制方法，將預測PI控制算法與組合積分環節串聯使用，使得干擾信號在輸出之前，再進行一次濾波，以達到去除干擾效果；所述預測PI控制算法用于對常值干擾進行校正；所述組合積分環節采用先進濾波算法中的低通濾波，用來緩沖因引入周期性干擾引起的系統超調量，并最終使系統達到一穩定狀態。

所述預測PI控制算法的輸入/出關系為：u(t)=K[1+1λTis]e(t)-1λTis[u(t)-u(t-L)],]]>其中，λ是一個可調參數，直接控制閉環系統響應的速度；K為增益、T_i積分時間常數、e(t)為輸入與輸出的偏差、u(t)為輸出、u(t-L)為t-L時刻的輸出。