[发明专利]一种超大空间温度场PID控制器参数整定方法

摘要

一种超大空间温度场PID控制器参数整定方法，包括1)确定超大空间温度场控制系统模型求取超大空间温度场、换热器、电动调节阀及温度传感器的传递函数；2)搭建控制系统Simulink仿真模型基于步骤1)求取的传递函数，在MATLAB的Simulink工具箱中，设计PID控制器模型，设置采样周期，搭建超大空间温度场的PID闭环控制系统仿真模型；3)PID参数整定。本发明可减少经验凑试法获取PID参数整定值的时间，提高参数整定值的准确性，简单可靠。

主权项

一种超大空间温度场PID控制器参数整定方法，其特征为所述步骤包括：1)确定超大空间温度场控制系统模型：求取超大空间温度场、换热器、电动调节阀及温度传感器的传递函数：a)超大空间温度场传递函数有纯滞后的超大空间温度场传递函数为G(s)=KTs+1e-τ1s---(1)]]>式(1)中的参数滞后时间τ1、时间常数T、放大系数K按以下方法计算：其中N为温度场每小时的换气次数；   (2)T＝10τ1   (3)其中a、b、h为温度场的长宽高；   (4)将超大空间温度场的参数代入式(1)、(2)、(3)、(4)，即求出温度场传递函数；b)换热器传递函数对于采用调节换热器入口盐水流量来控制出口空气温度的空调系统，换热器的传递函数为G1(s)=K1(τ2s+1)(τ3s+1)e-τ3s---(5)]]>式(5)中K1、τ2、τ3按以下方法计算：K1=G1c1(T2i-T1i)2G22c2[G1c1K′F+12(1+G1c1G2c2)]2---(6)]]>τ2=W1/G1+W2/G22---(7)]]>τ3=W1/G1+W2/G28---(8)]]>其中，K'、F分别为换热器的传热系数和传热面积，G1、G2为换热器两侧流体的质量流量，c1、c2是换热器两侧流体的比热，T1i、T2i是盐水进入换热器和流出换热器的温度，W1、W2为换热器两侧流体的蓄存量；将换热器的设计参数代入式(5)、(6)、(7)、(8)，即求出换热器传递函数；c)电动调节阀传递函数调节换热器入口盐水流量的电动调节阀的传递函数为：G2(s)=Δ(Q/Qmax)ΔV·1s---(9)]]>式(9)中Δ(Q/Qmax)表示阀可调节的最大相对水流量变化值(％)，ΔV表示阀的输入信号变化范围；将电动调节阀的参数代入式(9)，即求出电动调节阀传递函数；d)温度传感器传递函数温度传感器的传递函数为：G3(s)=1T1s+1---(10)]]>T1为时间常数；2)搭建控制系统Simulink仿真模型：基于步骤1)求取的传递函数，在MATLAB的Simulink工具箱中，设计PID控制器模型，设置采样周期，搭建超大空间温度场的PID闭环控制系统仿真模型；3)PID参数整定：依据临界比例度法，在步骤2)搭建的仿真模型中，将PID控制器的积分系数和微分系数设置为零，使控制系统只有比例环节，逐渐增大比例系数，直到系统响应为等幅振荡，记录此时的比例系数K'p和临界周期Tk，根据临界比例度法经验公式计算出PID控制器参数整定值；临界比例度法经验公式见表1；表1