[發明專利]一種液位-流量非線性區域控制方法

有效

• 申請號: 201610844732.8
• 申請日: 2016-09-22
• 公開（公告）號: CN106468879B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 王文新;李全善
• 申請（專利權）人: 北京世紀隆博科技有限責任公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種液位-流量非線性區域控制方法，其特征在于：PID控制器的比例、積分、微分作用的輸入輸出運算如下式(1)所示：

式中，MV(t)為控制器計算輸出；K_p為控制器比例參數；I為控制器積分參數；D為控制器微分參數；E(t)為過程被控變量測量值PV與設定值SV的偏差，即E(t)＝PV-SV，t為時間；

首先根據實際的工藝情況設定一個偏差絕對值的閾值TW，該閾值表示，當偏差絕對值在此范圍內，控制器比例參數的調節強度緩慢增加，如下式(2)所示：

式中，E(t)為偏差；K_e為實際有效比例參數；TW為設定閾值，其中TW＞0；α為可變系數，其物理意義為當偏差E(t)達到閾值TW時，控制器的有效比例參數占設定的控制器比例參數比例，其中0＜α＜1；

當偏差絕對值超過設定的閾值TW，控制器的實際有效比例參數的調節強度按預先設定的指數函數非線性增加，如下式(3)所示：

當實際有效比例參數K_e增加到β倍K_p時，β≥1，即偏差絕對值增加到時，其中e為自然常數，ln(·)為自然對數函數，使控制器調節強度穩定在β倍K_p，如下式(4)所示：

K_e＝βK_p (4)

通過上述對控制器比例參數的有效值進行分析，隨著偏差的增大，把控制器有效比例參數歸納為下式(5)：

對于控制器的積分參數，也同樣采取控制作用隨著偏差增大而增強的方案，偏差在設定閾值TW范圍內時，控制器積分參數變化在較弱的水平，如此能夠大大減弱噪聲及虛假液位的干擾；當偏差增加到大于設定閾值TW，且小于等于的區域，使控制器積分參數由弱到強，變化速度兩倍于閾值TW范圍的參數變化，如此能夠達到減緩偏差逐漸增大的趨勢，避免偏差增加過大；當偏差增加到大于時，使控制器積分參數恒定在預先設定的較強水平，以確保過程變量被控制回平穩范圍內；

上述控制器積分參數隨著被控變量偏差在不同區域的變化而變化的關系歸納如下式(6)所示：

其中，皆為常數，I_e為有效控制器積分參數。