[發明專利]一種過程控制系統的控制方法

有效

• 申請號: 202011092232.6
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112180801B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 吳振龍;劉艷紅;孫立明;霍本巖;李方圓;楊磊
• 申請（專利權）人: 鄭州大學;匙慧（北京）科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 史萌楊

1.一種過程控制系統的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)確定待辨識被控對象的傳遞函數表達式，采用前饋控制器和反饋控制器C₁(s)相結合構成的復合控制器對所述被控對象進行控制，以形成閉環系統；所述反饋控制器為PID控制器，所述反饋控制器C₁(s)已知的比例增益系數、積分增益系數和微分增益系數分別為k_p、k_i和k_d；所述待辨識被控對象的傳遞函數表達式為：

其中，G(s)為被控對象的傳遞函數；s和τ分別為微分算子和已知的被控對象的延遲常數；k和a₁待帶辨識被控對象的第一待辨識參數和第二待辨識參數；

2)采集所述閉環系統在設定值階躍響應時的設定值數據集R₀和與設定值數據集時間上相照應的輸出數據集Y₀，設定值數據集R₀和輸出數據集Y₀的數據長度為n，采樣周期為ΔT；

3)將設定值數據集R₀和輸出數據集Y₀中的每一個數據均減去所述閉環系統在設定值階躍響應前的穩態值r_ρ，分別得到預處理設定值數據集R和預處理輸出數據集Y；

4)將預處理設定值數據集R中的數據進行如下代數變換得到第一處理后設定值數據集R₁₁和第二處理后設定值數據集R₂₁中的數據：

其中，r₁₁(i)和r₂₁(i)分別為第一處理后設定值數據集R₁₁和第二處理后設定值數據集R₂₁中的第i個數據；l為閉環系統設定值階躍響應的幅值；為不超過τ/ΔT的最大非負整數；

5)將預處理輸出數據集Y中的數據進行如下代數變換得到第一處理后輸出數據集Y₁₀、第二處理后輸出數據集Y₁₁和第三處理后輸出數據集Y₂₁中的數據：

其中，j為數據在數據集中超不過i的位置，1≤j≤i；y₁₀(i)、y₁₁(i)和y₂₁(i)分別是處理后輸出數據集Y₁₀、Y₁₁和Y₂₁中的第i個數據；

6)對步驟3)中得到的預處理數據集R、步驟4)得到的第一處理后設定值數據集R₁₁和第二處理后設定值數據集R₂₁中數據以及步驟5)得到的第二處理后輸出數據集Y₁₁和第三處理后輸出數據集Y₂₁中的數據進行如下數據變換得到第一最后數據集θ₁中的數據：

θ₁(i)＝(k_dr(i)+(k_p+k_g)r₁₁(i)+k_ir₂₁(i)-k_py₁₁(i)-k_iy₂₁(i))/(1+k_d)

對步驟5)中得到的第一處理后輸出數據集Y₁₀進行如下數據變換得到第二最后數據集θ₂中的數據：θ₂(i)＝-y₁₀(i)；

7)將第一最后數據集θ₁和第二最后數據集θ₂進行如下變換得到可用數據集θ：和分別為最后數據集θ₁的轉置和最后數據集θ₂的轉置；

8)將可用數據集θ進行如下變換得到被控對象的第一待辨識參數k和第二待辨識a₁：其中，θ^T和Y^T分別為參數向量的轉置、最后可用數據集θ的轉置和預處理輸出數據集Y的轉置；(θ^Tθ)^-1為θ^Tθ的矩陣求逆；

9)辨識出第一待辨識參數k和第二待辨識a₁后，確定被控對象的傳遞函數表達式；依據被控對象的傳遞函數表達式進行系統動態特性分析、控制策略優化，以按照優化的控制策略對所述被控對象進行控制。