[发明专利]一种过程控制系统的控制方法

说明书

本发明属于过程控制技术领域，具体涉及一种过程控制系统的控制方法。本发明的被控对象采用一阶惯性加纯延迟传递函数进行描述，基于闭环系统阶跃响应的输入和输出数据、反馈控制器参数以及系统的延迟常数，辨识出被控对象中的待辨识参数，且辨识出的被控对象为连续系统，能够有效避免系统进行开环辨识的操作或者闭环辨识得到离散系统；基于辨识得到的一阶惯性加纯延迟的连续系统，可以直接应用于系统动态特性分析、进行控制策略优化，以实现被控对象的更优控制，在先进控制方法实施具有很实用的工业应用前景。

技术领域

本发明属于过程控制技术领域，具体涉及一种过程控制系统的控制方法。

背景技术

系统辨识是控制系统设计和优化的必要组成部分，也是实施先进控制方法和控制方法改进的基础。

目前技术比较成熟的辨识方法主要有两个方向：基于开环系统激励的开环辨识方法和针对离散系统的闭环辨识方法。前者需要改变闭环系统的运行方法，在化工、热力等典型过程工业系统中，考虑到系统的安全以及生产流程的稳定性和安全性，并避免不必要的成本增加，开环辨识方法一般不被允许。针对离散系统的闭环辨识方法由于得到的是离散系统，会使得系统特性分析以及控制器优化设计变的困难。此外，基于离散系统的闭环辨识方法对系统的采样周期很敏感，由于采样周期的不合理会造成辨识算法的运算病态，会使得基于辨识得到的离散系统的控制控制策略优化改进和先进控制方法实施失败。模型辨识不当必然使基于该辨识出的模型所设计的控制策略也是不满足要求的。

发明内容

本发明提供了一种过程控制系统的控制方法，用以解决现有技术造成的模型辨识不当必然使基于该辨识出的模型所设计的控制策略也是不满足要求的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案包括：

本发明提供了一种过程控制系统的控制方法，包括如下步骤：

1)确定待辨识被控对象的传递函数表达式，采用前馈控制器和反馈控制器相结合构成的复合控制器对所述被控对象进行控制，以形成闭环系统；所述反馈控制器为PID控制器，所述反馈控制器C₁(s)已知的比例增益系数、积分增益系数和微分增益系数分别为k_p、k_i和k_d；所述待辨识被控对象的传递函数表达式为：

其中，G(s)为被控对象的传递函数；s和τ分别为微分算子和已知的被控对象的延迟常数；k和a₁待带辨识被控对象的第一待辨识参数和第二待辨识参数；

2)采集所述闭环系统在设定值阶跃响应时的设定值数据集R₀和与设定值数据集时间上相照应的输出数据集Y₀，设定值数据集R₀和输出数据集Y₀的数据长度为n，采样周期为ΔT；

3)将设定值数据集R₀和输出数据集Y₀中的每一个数据均减去所述闭环系统在设定值阶跃响应前的稳态值r_ρ，分别得到预处理设定值数据集R和预处理输出数据集Y；

4)将预处理设定值数据集R中的数据进行如下代数变换得到第一处理后设定值数据集R₁₁和第二处理后设定值数据集R₂₁中的数据：

其中，r₁₁(i)和r₂₁(i)分别为第一处理后设定值数据集R₁₁和第二处理后设定值数据集R₂₁中的第i个数据；l为闭环系统设定值阶跃响应的幅值；为不超过τ/ΔT的最大非负整数；