[发明专利]一种基于校正基准量的增量式PID控制方法

说明书

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，尤其涉及一种基于校正基准量的增量式PID(英文“Proportional-Integral-Derivative”的缩写,中文译文是“比例-积分-微分”。)控制方法。

背景技术

工业过程中大多数待控制对象具有迟延和惯性特性。当待控制对象的迟延和惯性较大时，将使控制品质下降，严重时影响控制系统的稳定性。

Smith(英文人名，中文译文为“史密斯”。)预估控制方法是预先估计待控制对象的动态特性，然后通过预估器进行补偿，力图使迟延了的被调量超前反应到调节器，以使调节器提前动作，减少系统的超调量，缩短调节时间。该方法为解决大迟延、大惯性系统的控制提供了有效途径，但过于依赖数学模型，当预估模型与实际对象不匹配时，控制效果显著下降，严重限制了它的应用程度。

PID控制是工业过程中普遍采用的控制方法。为提高PID控制对大迟延和大惯性系统的适应性，目前采取的措施主要有两种：一种是将预测控制与PID控制相结合，利用预测算法克服待控制对象的迟延和惯性，再设计PID控制器，改善控制效果。此方法虽可弥补PID控制性能不佳的缺陷，但同时也增加了控制系统结构的复杂性；另一种是将模糊控制与PID控制相结合，设计出模糊PID控制器。但该方法在控制过程中要进行模糊化和解模糊运算，计算量偏大，且对于具有大时变特性的待控制对象的控制效果还有待于改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于校正基准量的增量式PID控制方法。采用该方法，能够有效地控制具有大迟延特性（纯滞后时间常数τ和惯性时间常数T的比值τ/T>0.3。）和大惯性特性的火力发电站的锅炉过热器或给水加热器，并具有良好的自适应性和在线跟踪能力。

本发明的技术方案是，所提供的一种基于校正基准量的增量式PID控制方法包括下述步骤：

①、对具有大迟延和大惯性特征的待控制火力发电站的锅炉过热器，建立包含N组该待控制锅炉过热器的输入数据和包含N组该待控制锅炉过热器的输出数据在内的，能够反映出该待控制锅炉过热器的动态特性的数据样本集Ω；

②、建立所述待控制锅炉过热器的模型，设定所述待控制锅炉过热器的滞后时间常数d的最小值d_min和最大值d_max。利用步骤①建立的数据样本集Ω，采用递推最小二乘RLS(英文“Recursive Lest Square”的缩写，中文译文为“递推最小二乘”。)离线辨识所述待控制锅炉过热器的模型的参数，并使该待控制锅炉过热器的滞后时间常数d由上述最小值d_min逐步增大到上述最大值d_max，获得（max-min+1）个Σk=1N[y(k)-y^(k)]i2,(i=1,2,...,max-min+1),]]>其中的最小值min{Σk=1N[y(k)-y^(k)]i2,(i=1,2,...,max-min+1)}]]>所对应的d就是所辨识出的待控制锅炉过热器的滞后时间常数d的值。本步骤中所述为辨识误差平方和，其中N为所述数据样本集Ω包含的数据样本数，y(k)为第k个采样时刻所述待控制锅炉过热器的实际输出值，为辨识出的第k个采样时刻所述待控制锅炉过热器的输出值；