[發(fā)明專利]熱工多回路控制器的閉環(huán)迭代粒子群整定系統(tǒng)及整定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910066858.0
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109828461B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘蕾;陳琛;劉行健
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐紅梅

本發(fā)明公開了一種基于粒子群計算的熱工多回路控制器閉環(huán)迭代整定系統(tǒng)及整定方法，本發(fā)明中迭代整定控制單元調(diào)用閉環(huán)辨識模型單元，對來自于現(xiàn)場控制系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識，并將得到的ARX模型階次和參數(shù)值輸入到控制回路仿真單元，然后調(diào)用閉環(huán)粒子群整定單元對待整定控制器參數(shù)初始化，其余控制器保持原參數(shù)，閉環(huán)粒子群整定單元調(diào)用控制回路仿真單元對各待整定控制器逐一進(jìn)行閉環(huán)整定，并輪回迭代整定多次，優(yōu)化出各待整定控制器參數(shù)作為閉環(huán)迭代粒子群整定系統(tǒng)的輸出結(jié)果，將該結(jié)果輸出到現(xiàn)場控制系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)熱工多回路控制器參數(shù)的閉環(huán)優(yōu)化整定，從而在不影響生產(chǎn)的前提下，指導(dǎo)控制器參數(shù)的在線調(diào)整，有效提高控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱工自動控制技術(shù)，尤其是涉及熱工多回路控制器的閉環(huán)迭代粒子群整定系統(tǒng)及整定方法。

背景技術(shù)

PID控制是熱工控制系統(tǒng)目前主要采用的控制器。由于熱工系統(tǒng)具有大范圍負(fù)荷變動、長期連續(xù)運(yùn)行、非線性動態(tài)、多擾動等特點(diǎn)，使得PID控制器的控制性能可能在運(yùn)行中變差，導(dǎo)致被調(diào)量大幅振蕩，不能維持系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為此需要進(jìn)行PID參數(shù)的在線優(yōu)化整定，使控制器重新適應(yīng)工況。工程整定PID控制器參數(shù)的方法有開環(huán)和閉環(huán)方法，其中開環(huán)法需要進(jìn)行開環(huán)階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，影響生產(chǎn)；閉環(huán)法中有臨界比例帶法、衰減響應(yīng)曲線法、PID單一參數(shù)自整定法等常規(guī)方法，以及基于智能計算的閉環(huán)優(yōu)化整定方法。因?yàn)闊峁は到y(tǒng)具有多變量特點(diǎn)，控制回路中常包含多個控制器，用閉環(huán)法中的常規(guī)方法整定多回路控制參數(shù)時，各控制器互相耦合，且擾動多，給整定造成不便；若用基于智能計算的閉環(huán)整定方法，則因多個控制器的優(yōu)化參數(shù)數(shù)量多而不易收斂，且優(yōu)化出的參數(shù)常常不合理，難以實(shí)際應(yīng)用。因此，多回路控制器PID參數(shù)的在線優(yōu)化整定是個難以解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種熱工多回路控制器的閉環(huán)迭代粒子群整定系統(tǒng)及整定方法，充分利用歷史數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)熱工多回路控制器參數(shù)的閉環(huán)優(yōu)化整定，從而在不影響生產(chǎn)的前提下，指導(dǎo)控制器參數(shù)的在線調(diào)整，有效提高控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。

技術(shù)方案：為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種熱工多回路控制器的閉環(huán)迭代粒子群整定系統(tǒng)，包括閉環(huán)辨識模型單元、閉環(huán)粒子群整定單元、控制回路仿真單元、迭代整定控制單元和現(xiàn)場控制系統(tǒng)，迭代整定控制單元控制整定系統(tǒng)的工作流程，首先迭代整定控制單元調(diào)用閉環(huán)辨識模型單元，對來自于現(xiàn)場控制系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識，得到被控過程的ARX模型的階次和參數(shù)值，迭代整定控制單元將得到的ARX模型階次和參數(shù)輸入到建立好的控制回路仿真單元，然后迭代整定控制單元將控制回路仿真單元中n個回路中的第i個控制器，i＝1,…,n，設(shè)為待整定控制器，調(diào)用閉環(huán)粒子群整定單元對待整定控制器參數(shù)用原參數(shù)疊加隨機(jī)值的方式初始化，其余控制器保持原參數(shù)，閉環(huán)粒子群整定單元調(diào)用控制回路仿真單元對第i個待整定控制器進(jìn)行閉環(huán)整定，優(yōu)化出第i個待整定控制器參數(shù)，迭代整定控制單元令待整定控制器序號i加1，若i＝n，則對第i個待整定控制器進(jìn)行整定，若in，判斷是否達(dá)到迭代整定輪數(shù)，達(dá)到則完成整定，所得的各個控制器參數(shù)為閉環(huán)迭代整定系統(tǒng)的輸出結(jié)果，將該結(jié)果輸出到現(xiàn)場控制系統(tǒng)，若未達(dá)到迭代整定輪數(shù)，則令i＝1，進(jìn)行下一輪閉環(huán)控制器參數(shù)整定，直至完成迭代整定輪數(shù)后則停止整定。

本發(fā)明還提供了一種熱工多回路控制器的閉環(huán)迭代粒子群整定方法，包括以下步驟：

(1)建立閉環(huán)控制回路仿真單元，將仿真模型的輸入量從歷史數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入，通過仿真模型計算控制量、輸出量，該輸出量的變化過程應(yīng)該與實(shí)際輸出近似；

(2)從歷史數(shù)據(jù)庫中選取一段用于被控對象模型辨識的數(shù)據(jù)，包括輸入控制量、輸入擾動量和輸出被調(diào)量，采用閉環(huán)辨識法辨識回路中的被控對象，得到被控對象的多輸入單輸出的ARX模型，將所得ARX模型的階次與參數(shù)導(dǎo)入控制回路仿真單元；