[發(fā)明專利]一種過(guò)程控制系統(tǒng)的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011092232.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN112180801B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳振龍;劉艷紅;孫立明;霍本巖;李方圓;楊磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué);匙慧（北京）科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 史萌楊

1.一種過(guò)程控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)確定待辨識(shí)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)表達(dá)式，采用前饋控制器和反饋控制器C₁(s)相結(jié)合構(gòu)成的復(fù)合控制器對(duì)所述被控對(duì)象進(jìn)行控制，以形成閉環(huán)系統(tǒng)；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(shù)、積分增益系數(shù)和微分增益系數(shù)分別為k_p、k_i和k_d；所述待辨識(shí)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)表達(dá)式為：

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

2)采集所述閉環(huán)系統(tǒng)在設(shè)定值階躍響應(yīng)時(shí)的設(shè)定值數(shù)據(jù)集R₀和與設(shè)定值數(shù)據(jù)集時(shí)間上相照應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)集Y₀，設(shè)定值數(shù)據(jù)集R₀和輸出數(shù)據(jù)集Y₀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為n，采樣周期為ΔT；

3)將設(shè)定值數(shù)據(jù)集R₀和輸出數(shù)據(jù)集Y₀中的每一個(gè)數(shù)據(jù)均減去所述閉環(huán)系統(tǒng)在設(shè)定值階躍響應(yīng)前的穩(wěn)態(tài)值r_ρ，分別得到預(yù)處理設(shè)定值數(shù)據(jù)集R和預(yù)處理輸出數(shù)據(jù)集Y；

4)將預(yù)處理設(shè)定值數(shù)據(jù)集R中的數(shù)據(jù)進(jìn)行如下代數(shù)變換得到第一處理后設(shè)定值數(shù)據(jù)集R₁₁和第二處理后設(shè)定值數(shù)據(jù)集R₂₁中的數(shù)據(jù)：

其中，r₁₁(i)和r₂₁(i)分別為第一處理后設(shè)定值數(shù)據(jù)集R₁₁和第二處理后設(shè)定值數(shù)據(jù)集R₂₁中的第i個(gè)數(shù)據(jù)；l為閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)定值階躍響應(yīng)的幅值；為不超過(guò)τ/ΔT的最大非負(fù)整數(shù)；

5)將預(yù)處理輸出數(shù)據(jù)集Y中的數(shù)據(jù)進(jìn)行如下代數(shù)變換得到第一處理后輸出數(shù)據(jù)集Y₁₀、第二處理后輸出數(shù)據(jù)集Y₁₁和第三處理后輸出數(shù)據(jù)集Y₂₁中的數(shù)據(jù)：

其中，j為數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)集中超不過(guò)i的位置，1≤j≤i；y₁₀(i)、y₁₁(i)和y₂₁(i)分別是處理后輸出數(shù)據(jù)集Y₁₀、Y₁₁和Y₂₁中的第i個(gè)數(shù)據(jù)；

6)對(duì)步驟3)中得到的預(yù)處理數(shù)據(jù)集R、步驟4)得到的第一處理后設(shè)定值數(shù)據(jù)集R₁₁和第二處理后設(shè)定值數(shù)據(jù)集R₂₁中數(shù)據(jù)以及步驟5)得到的第二處理后輸出數(shù)據(jù)集Y₁₁和第三處理后輸出數(shù)據(jù)集Y₂₁中的數(shù)據(jù)進(jìn)行如下數(shù)據(jù)變換得到第一最后數(shù)據(jù)集θ₁中的數(shù)據(jù)：

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

對(duì)步驟5)中得到的第一處理后輸出數(shù)據(jù)集Y₁₀進(jìn)行如下數(shù)據(jù)變換得到第二最后數(shù)據(jù)集θ₂中的數(shù)據(jù)：θ₂(i)＝-y₁₀(i)；

7)將第一最后數(shù)據(jù)集θ₁和第二最后數(shù)據(jù)集θ₂進(jìn)行如下變換得到可用數(shù)據(jù)集θ：和分別為最后數(shù)據(jù)集θ₁的轉(zhuǎn)置和最后數(shù)據(jù)集θ₂的轉(zhuǎn)置；

8)將可用數(shù)據(jù)集θ進(jìn)行如下變換得到被控對(duì)象的第一待辨識(shí)參數(shù)k和第二待辨識(shí)a₁：其中，θ^T和Y^T分別為參數(shù)向量的轉(zhuǎn)置、最后可用數(shù)據(jù)集θ的轉(zhuǎn)置和預(yù)處理輸出數(shù)據(jù)集Y的轉(zhuǎn)置；(θ^Tθ)^-1為θ^Tθ的矩陣求逆；

9)辨識(shí)出第一待辨識(shí)參數(shù)k和第二待辨識(shí)a₁后，確定被控對(duì)象的傳遞函數(shù)表達(dá)式；依據(jù)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)表達(dá)式進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析、控制策略優(yōu)化，以按照優(yōu)化的控制策略對(duì)所述被控對(duì)象進(jìn)行控制。