[发明专利]一种燃煤锅炉蒸汽温度的分数阶自整定控制方法

权利要求书

1.一种燃煤锅炉蒸汽温度的分数阶自整定控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 

　　步骤1：以采样间隔T对当前时刻t的蒸汽温度信号y(t)和调节量信号u(t)采样，并记录到历史数据库；

　　步骤2：计算反映控制系统调节效果的均方误差性能指标J(t)；

　　步骤3：确定是否更新控制器参数，如果是则进入步骤4，否则转步骤7；

　　步骤4：从历史数据库中获取建模数据列；

　　步骤5：采用成熟的群智能算法优化得到被控系统的分数阶数学模型；

步骤6：采用成熟的群智能算法优化控制器参数；

步骤7：计算控制器输出，施加到被控对象，返回步骤1继续下一次采样。

2.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉蒸汽温度的分数阶自整定控制方法，其特征在于，所述步骤1中采样间隔T一般取5～20秒。

3.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉蒸汽温度的分数阶自整定控制方法，其特征在于，所述步骤2中反映控制系统调节效果的均方误差性能指标J(t)是在过去一段时间内被控变量蒸汽温度y与期望值R的均方差，即

　　　　                                                

　　式中，N是计算性能指标所用的数据长度，一般取50～200。

4.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉蒸汽温度的分数阶自整定控制方法，其特征在于，所述步骤3中是否更新控制器参数的依据是性能指标J(t)是否达到给定的某个阈值J₀，如果J(t)≥J₀，则需要更新控制器参数。

5.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉蒸汽温度的分数阶自整定控制方法，其特征在于，所述步骤4中建模数据列一般取最近时间段内的200～600组数据。

6.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉蒸汽温度的分数阶自整定控制方法，其特征在于，所述步骤5和步骤6中群智能算法是混合微分进化与量子粒子群算法。

7.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉蒸汽温度的分数阶自整定控制方法，其特征在于，所述步骤5中被控系统的分数阶数学模型是基于分数阶微积分理论得到的如下形式的分数阶传递函数

　　　

其中，s是拉氏变换的算子；K是被控系统模型的增益；T是被控系统模型的整数阶部分的时间常数；T₁是被控系统模型的分数阶部分的时间常数；n是被控系统模型的整数阶阶次；是被控系统模型的分数阶阶次。

8.根据权利要求1所述的一种燃煤锅炉蒸汽温度的分数阶自整定控制方法，其特征在于，所述步骤6中控制器为如下形式的分数阶控制器

　　　

其中，K_P、K_I和K_D分别是分数阶控制器的比例系数、积分系数和微分系数；、分别是分数阶积分阶次和微分阶次。