[发明专利]一种多入多出控制系统的控制性能检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于控制系统的性能检测技术领域，尤其涉及一种多入多出控制系统的控制性能检测装置及方法。

背景技术

在工业控制领域，生产过程的控制回路不断增加，生产工艺对生产过程的控制要求日益提高。据统计，当前很多工业控制系有多达60%的控制器存在着性能差的问题同时当前生产过程的控制回路数多，单纯依靠人工的检查和维护，费时、费力，而控制系统性能的降低，除了会降低产品的质量、增加运行成本、减少设备使用时间，还可能导致安全问题；另一方面，即便是在运行之初性能很好的控制器，随着使用时间的延长，控制器也会老化，控制性能会相应地降低。对于控制器潜在退化的原因是多方面的，首先就是当前的扰动和死区，以及系统的其他动态如不可逆的零点等，再就是控制器参数整定的不合适，还有设备的劳损、故障、控制系统的硬件失效等都会成为控制器性能退化的潜在原因。如果我们能够对控制系统的性能进行有效地检测，将大大提高工作效率，降低生产成本，提高控制的有效性。如果能够对控制系统的性能进行有效地检测，将大大提高工作效率，降低生产成本，提高控制的有效性。

工业过程中多入多出系统是普遍存在的，且在实际中对其进行性能监视和检测有着重要的现实需求。但由于其结构复杂，各变量间和回路间均存在耦合，影响其控制性能的因素多，使其性能检测复杂，难以在实际工业过程中进行应用，基于此简洁实用的多入多出控制系统性能检测算法具有重要的理论价值和应用价值。

发明内容

针对上述背景技术中提到现有系统性能检测复杂，易受干扰等不足，本发明提出了一种多入多出控制系统的控制性能检测装置及方法。

本发明的技术方案是，一种多入多出控制系统的控制性能检测装置，其特征是该装置包括解耦滤波器、延迟估计器、单回路性能检测器和指标加权器；

所述解耦滤波器分别与延迟估计器、单回路性能检测器和指标加权器连接；延迟估计器和单回路性能检测器连接；单回路性能检测器和指标加权器连接；

所述解耦滤波器实现系统输出的线性解耦；延迟估计器用于计算滤波输出的延迟；单回路性能检测器计算滤波输出的单回路性能指标；指标加权器用于计算各单回路指标的加权系数并综合得到多入多出系统的综合控制性能指标。

一种控制性能检测方法，其特征是该方法包括以下步骤：

步骤1：所述解耦滤波器对多入多出控制系统的系统输出向量进行采集和滤波，得到正规化向量，进一步得到正规化向量的相关系数矩阵的特征值和单位特征向量；最后得到滤波输出矩阵；

步骤2：利用所述延迟估计器计算滤波输出矩阵的系统延迟；

步骤3：利用所述单回路性能检测器计算滤波输出矩阵的性能指标；

步骤4：利用所述指标加权器计算滤波输出矩阵的加权系数，得到控制系统的综合性能检测值。

所述滤波输出矩阵的计算公式为：

Y~=MY]]>

其中：

为滤波输出矩阵；

M为单位特征向量组成的矩阵；

Y为系统输出向量。

所述性能指标的计算公式为：