[发明专利]工业过程的仿人PID智能控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业过程的仿人PID智能控制方法，适用于复杂 工业过程大迟延、大惯性对象(如锅炉再热汽温控制、锅炉过热汽温 控制、主汽压控制)的自动调节和控制。

背景技术

工业生产过程是十分复杂的，特别是发电过程的一些主要热力控 制对象(如主汽温、主汽压力系统)常常不仅具有非线性、大迟延等 因素，并且结构参数随时间而变化，其变化规律往往难以确定。经典 的PID控制方法三个控制参数(比例系数、积分时间、微分系数)均 为整定好固定不变的常数，它的有效工作基于较准确的、固定的数学 模型，这使得它在这些过程控制中难以实现理想的控制。然而对于工 况复杂的工业过程，人工控制在这方面给了启示，因为一个经验丰富 的操作人员，可凭借其对被控过程特性的了解，对被控过程施加适当 的人工控制，依然可获得较为满意的控制效果。因此，根据仿人控制 特点、寻求一种不依赖于过程数学模型的控制方法是很有意义的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工业过程的仿人PID智 能控制方法。

本发明采用如下技术方案：

本方法通过采用分散控制系统即仿人PID智能控制器，根据对象 偏差变化的大小、方向及速率动态特征，采取变参数、智能积分、开 闭环结合非线性的方法来实现快速、稳定的仿人PID智能控制；其具 体方法步骤如下：

(1)当时，且|e|≤e₀时，仿人PID智能控制器的输出为：

u＝u_n-1

(2)当时，且|e|＞e₀时，仿人PID智能控制器的输出为：

u＝K₁e+∫K_iedt

(3)当时，且|e|＞e₀时，仿人PID智能控制器的输出为：

u＝K₀e

(4)当时，且|e|≤e₀时，仿人PID智能控制器的输出为：

u＝K₀e+∫K_iedt

式中：e为设定值与测量值的偏差；

为e的微分；

e₀为控制死区；

u为仿人PID智能控制器的输出；

u_n-1为上一时刻仿人PID智能控制器的输出；

K₀为比例系数，由传统PID整定方法获得；

K_i为积分增益常数，由传统PID整定方法获得；

K₁为较大比例系数，按2*K₀初取，具体值视实际效果调 整；

所述分散控制系统采用模块组态的方法实现所述仿人PID智能控 制；

所述模块组态由求和模块SUM、PID控制器、第一至第三切换模块 T1-T3、手/自动模块M/A和输出模块OUT组成；

所述求和模块SUM的两个输入端分别为设定值和被调量的输入 端，所述求和模块SUM的输出端接所述PID控制器的偏差输入端；

所述第一和第二切换模块T1和T2的输出端分别接所述PID控制器 的比例系数输入端P和积分系数输入端I；

所述PID控制器的输出端接所述第三切换模块T3的N端，所述第三 切换模块T3的一路输出端接所述手/自动模块M/A的输入端，其另一路 输出端接其Y端；

所述手/自动模块M/A的输出端接输出模块OUT的输入端；

所述第一切换模块T1的Y端的切换值为K₁，其N端的切换值为K₀； 当时，且|e|＞e₀时，所述PID的比例系数为K₁，否则为K₀；

所述第二切换模块T2的Y端的切换值为K_i，其N端的切换值为0； 当时，所述PID控制器的积分系数为K_i，否则为0；

当且|e|≤e₀时，所述第三切换模块T3的输出保持上时刻的 输出，否则其输出为所述PID控制器的输出。

本发明的依据、控制原则及仿人PID智能控制器：

1、本发明的依据：