[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

本發明屬于過程控制技術領域，具體涉及一種過程控制系統的控制方法。本發明的被控對象采用一階慣性加純延遲傳遞函數進行描述，基于閉環系統階躍響應的輸入和輸出數據、反饋控制器參數以及系統的延遲常數，辨識出被控對象中的待辨識參數，且辨識出的被控對象為連續系統，能夠有效避免系統進行開環辨識的操作或者閉環辨識得到離散系統；基于辨識得到的一階慣性加純延遲的連續系統，可以直接應用于系統動態特性分析、進行控制策略優化，以實現被控對象的更優控制，在先進控制方法實施具有很實用的工業應用前景。

技術領域

本發明屬于過程控制技術領域，具體涉及一種過程控制系統的控制方法。

背景技術

系統辨識是控制系統設計和優化的必要組成部分，也是實施先進控制方法和控制方法改進的基礎。

目前技術比較成熟的辨識方法主要有兩個方向：基于開環系統激勵的開環辨識方法和針對離散系統的閉環辨識方法。前者需要改變閉環系統的運行方法，在化工、熱力等典型過程工業系統中，考慮到系統的安全以及生產流程的穩定性和安全性，并避免不必要的成本增加，開環辨識方法一般不被允許。針對離散系統的閉環辨識方法由于得到的是離散系統，會使得系統特性分析以及控制器優化設計變的困難。此外，基于離散系統的閉環辨識方法對系統的采樣周期很敏感，由于采樣周期的不合理會造成辨識算法的運算病態，會使得基于辨識得到的離散系統的控制控制策略優化改進和先進控制方法實施失敗。模型辨識不當必然使基于該辨識出的模型所設計的控制策略也是不滿足要求的。

發明內容

本發明提供了一種過程控制系統的控制方法，用以解決現有技術造成的模型辨識不當必然使基于該辨識出的模型所設計的控制策略也是不滿足要求的問題。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案包括：

本發明提供了一種過程控制系統的控制方法，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；