[发明专利]减小控制系统中的振荡

说明书

本申请是申请号为200980145934.1、申请日为2009年11月16日的同名称申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种对闭环控制系统执行控制的方法和其中存储有用于使处理单元执行这样的方法的指令的计算机可读介质，以及一种被适配为用作控制系统中受控的系统的一部分的控制单元，例如致动器。

背景技术

PID调节器对工业过程控制来说非常常见，并且提供比例、积分和微分控制。更大范围的过程采用大量这样的调节器。PID调节器作为标准产品以大系列被生产。越来越普遍的是，调节器基于微计算机，因此能够使用更为复杂的控制功能。

或者由于PID调节器中参数的不恰当设置，或者由于过程的特性发生变化，在从PID调节器到受控元件的控制信号中可能发生振荡。这些振荡是不期望的，因为它们引起系统中的受控元件的磨损，所述受控元件是致动器和阀门。另外，这些振荡引起非最优的过程控制。

发明内容

本发明的目的在于解决上述提及的问题。

这通过一种对受控制器控制的控制系统执行控制的方法来实现，其中所述控制器递送控制输入给所述系统中的至少一个控制单元，例如阀门，所述方法包括步骤：

-检测到所述控制单元的所述控制输入中的振荡水平，

-基于检测到的所述振荡水平采用倍增因子放大所述控制输入。

因此在检测到振荡时控制单元的特性发生变化。因此振荡被最小化，并且例如控制单元的磨损被降低且服务间隔增大。而且，通过最小化控制单元的振荡，降低了控制单元的能量消耗并获得了改进的控制。

振荡水平是对到控制单元的输入信号振荡了多少的指示。振荡水平是对控制回路稳定性的指示。高振荡水平指示几乎不稳定的控制系统或者指示该系统非常接近于不稳定。

控制单元例如可以是用于阀门的致动器或类似装置。

控制器例如可以是PID控制器、PI控制器或P控制器，或者其它控制器。

控制系统可以是闭环控制系统，但是其它控制系统也是相关的。

在一实施例中，通过计算衰减比来检测所述振荡水平，其中所述衰减比用于确定所述倍增因子。计算衰减比是确定振荡水平的一种特别的简单方法。

在一实施例中，选择一定范围的衰减比作为导致倍增因子为1的最佳衰减比。

在一实施例中，低于所述最佳衰减比的衰减比导致大于1的倍增因子。这在例如闭环响应过慢的情况下能够改善控制性能。

在一实施例中，高于所述最佳衰减比的衰减比导致小于1的倍增因子。这能够减少闭环配置中的控制单元的超调和振荡行为。

在一实施例中，该方法还包括如下步骤：基于已确定的所述倍增因子，确定对用于所述控制单元的整个工作范围的控制输入的放大。

在一实施例中，确定对整个工作范围的放大的所述方法包括步骤：

-确定针对表示所述整个工作范围的至少三个预定义工作点的放大值，

-对所述放大值进行插值。

在一实施例中，对所述控制输入的放大值必须位于最大和最小预设放大之间。否则永久的周期性扰动可能将控制输入放大值朝向0减小。

本发明还涉及一种计算机可读介质，其所述计算机可读介质中存储有用以使处理单元执行如上所述的方法的指令。

本发明进一步涉及一种诸如阀门的致动器，其被适配为用作控制系统中受控制器控制的系统的一部分，其中所述控制器将控制输入递送到所述控制单元，所述单元包括：

-用于检测来自所述控制器的所述控制输入的振荡水平的装置，

-用于基于检测到的所述振荡水平采用倍增因子放大所述控制输入的装置。

本发明进一步涉及一种控制系统，其包括依照权利要求10-12中任一项所述的控制单元。

附图说明

在下面将参照附图来描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1示出依照本发明的控制方法中所包含的步骤和控制回路，

图2示出测量的衰减比和倍增因子之间的相关性的示例，

图3示出依照本发明的控制方法中所包括的其他步骤的实施例和控制回路，

图4示出在三个工作点间被插值的作为阀门的控制单元的放大，

图5示出在已经检测到振荡后在上面示出的三个工作点处的放大的变化，

图6示出检测控制输入中的振荡的方法。

具体实施方式