[發明專利]一種壓載水設備濾網沖洗單元水壓自適應控制方法

有效

• 申請號: 202010127628.3
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111308891B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 阮士濤;張衛東
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

1.一種壓載水設備濾網沖洗單元水壓自適應控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立過濾器濾網對壓力響應的反沖洗模型，過濾器濾網對壓力響應的反沖洗模型的表達式為：

G_p(s)＝ke^-θs/(τs+1)

其中，模型參數k、θ和τ分別為反沖洗模型的靜態增益、時滯和時間常數，通過采集到的過濾器進水口壓力信號和出水口壓力信號，獲取過濾器濾網反沖洗壓力信號的階躍響應數據，確定反沖洗模型參數值；

2)設計反沖洗PID控制器，反沖洗PID控制器的結構表達式為：

其中，控制器參數K_p、T_i、T_d和N分別為比例增益、積分時間常數、微分時間常數和微分濾波器時間常數；

采用多點頻率響應模型匹配方法設計反沖洗PID控制器，具體為：

21)指定期望調節參考模型為其中，τ_c為期望模型可調參數，用于折中閉環系統性能和魯棒性，θ_c＝{K_p,T_i,T_d}，θ_p＝{k,θ,τ}，k為靜態增益，θ為時滯，τ為時間常數，K_d＝T_i/K_p，D_Td(τ_c,θ_P,s)和分別為T_d(s)的特征多項式和非最小相位部分，并滿足條件

22)指定期望的開環傳遞函數模型為其中，D_p(s)＝τs+1，實現的期望閉環性能等價于最小化頻域性能指標其中，ω_N為被控模型的極限頻率，ω_i為優化頻率值，G_p為反沖洗模型傳遞函數；

3)估計反沖洗模型的建模誤差界，實現反沖洗PID控制器參數的魯棒整定，具體包括以下步驟：

31)定義魯棒性能指標其中，M_S為最大靈敏度峰值，G_c為PID控制器傳遞函數，ω為優化頻率值；

32)估計反沖洗模型的誤差上界，判斷誤差界的大小，

當誤差界小于10％時，則設置較低的魯棒性水平M_S＝1.8，以改善閉環系統的性能，此時PID控制器參數表達式為：

當誤差界大于10％且小于30％時，則設置較高的魯棒性水平M_S＝1.4，以獲得平滑的閉環響應，此時PID控制器參數表達式為：

當誤差界大于30％時，則返回步驟1)，重新建立反沖洗模型；

4)得到反沖洗PID控制算法的離散實現方案，具體為：

將PID控制器的輸出信號u(s)離散化，獲取增量式PID控制算法為Δu(k)＝d₀Δu_d(k-1)+d₁e(k)+d₂e(k-1)+d₃e(k-2)，其中，T_s為調節時間，N為微分濾波器時間常數，e(k)為當前k時刻跟蹤誤差，e(k-1)為k-1時刻跟蹤誤差,e(k-2)為k-2時刻跟蹤誤差，Δu(k)為當前k時刻控制器輸出信號增量，Δu_d(k-1)為k-1時刻控制器輸出信號增量。