数字PI调节器的参数调整方法和优选数字PI调节器技术

本发明专利技术公开一种数字PI调节器的参数调整方法，其特征在于，算法逻辑表达式为，U(kT)＝Kx*[Kp*e(kT)+Ki*Σe(kT)]式中：Kx：优选系数，根据e(kT)选取；T：采样周期；k：采样、运算次数；U(kT)：第k次数字PI调节器的输出；Kp：比例系数；e(kT)：第k次输入数字PI调节器的偏差；Ki：积分系数；Σ：(0‑k)次求和；所述e(kT)大于0时，所述Kx取C；所述e(kT)小于0时，所述Kx取‑C，所述C为大于0，小于1的常数。

Parameter tuning method of digital PI regulator and preferred digital PI regulator

The parameter adjustment method of the invention discloses a digital PI regulator, which is characterized in that the algorithm for logic expression, U (kT) = Kx*[Kp*e (kT) +Ki* e (kT)] type: Kx: optimized coefficient, according to the E (kT) T: selection; sampling period; K: sampling and operation the number of U; (kT): k output digital PI regulator; Kp: proportional coefficient; E (kT): K times the input error of digital PI regulator; Ki: integral coefficient; Sigma: (0 K) times sum; the E (kT) is greater than 0. The Kx C; the E (kT) is less than 0, the Kx C, wherein C is greater than 0, constant less than 1.

【技术实现步骤摘要】
数字PI调节器的参数调整方法和优选数字PI调节器
本专利技术涉及数字PI调节器的参数调整方法和优选数字PI调节器。
技术介绍
数字PI调节器广泛用于各种工业控制中。作为线性控制器，PI调节器根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例(P)和积分(I)值通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。PI调节器的参数(比例系数、积分系数)通常由调试人员现场调试完成。如果对每一个系统都现场调试，不仅工作量大、效率低，还存在着调试周期长的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能减少现场调试工作量的参数调整方法和优选数字PI调节器。本专利技术的第一技术方案为数字PI调节器的参数调整方法，其特征在于，算法逻辑表达式为，U(kT)＝Kx*[Kp*e(kT)+Ki*Σe(kT)]式中：Kx：优选系数，根据e(kT)选取；T：采样周期；k：采样、运算次数；U(kT)：第k次数字PI调节器的输出；Kp：比例系数；e(kT)：第k次输入数字PI调节器的偏差；Ki：积分系数；Σ：(0-k)次求和；所述e(kT)大于0时，所述Kx取C；所述e(kT)小于0时，所述Kx取-C，所述C为大于0，小于1的常数。第二技术方案为数字PI调节器的参数调整方法，其特征在于，算法逻辑表达式为，U(kT)＝Kx*[Kp*e(kT)+Ki*Σe(kT)]式中：Kx：优选系数，根据e(kT)选取；T：采样周期；k：采样、运算次数；U(kT)：第k次数字PI调节器的输出；Kp：比例系数；e(kT)：第k次输入数字PI调节器的偏差；Ki：积分系数；Σ：(0-k)次求和；所述e(kT)大于e[k(T-1)]时，所述Kx取上次的Kx加C1的值；所述e(kT)小于e[k(T-1)]时，所述Kx取上次的Kx减C2的值，所述C1与所述C2为常数。第三技术方案基于第二技术方案，其特征在于，所述C1与所述C2是相同的常数。第四技术方案为优选数字PI调节器，其特征在于，包括计算Kx的步骤和根据Kx计算输出U(kT)的步骤，计算Kx的步骤包括以下步骤，步骤1(S30)，判断当前的偏差e是否大于上次的偏差e0，e＞e0时，进入步骤2(S40)，e≯e0时，进入步骤3(S55)步骤2(S40)，计算Kx＝Kx+C1，当前的Kx由上次的Kx加C1得到，步骤3(S55)，计算Kx＝Kx-C2，当前的Kx由上次的Kx减C2得到，C1、C2为相同或不同的常数，步骤4(S90)，调用数字PI调节器，步骤5(S100)，计算A＝A+Kx*Ki*e，得到Kx*Ki*e的累加值，步骤6(S130)，计算B＝Kx*Kp*e，步骤7(S140)，计算C＝A+B，得到Kx*Ki*e的累加值与Kx*Kp*e的和，步骤8(S210)，C作为数字PI调节器的输出U。5第五技术方案基于第四技术方案，其特征在于，计算Kx的步骤中，在步骤2(S40)之后还包括以下步骤，步骤2a(S50)，判断本次偏差e的绝对值是否大于最大值Max，|e|＞Max时,使e＝Max，进入步骤4(S90)，|e|≯Max时，进入步骤2b(S60)，判断本次偏差e的绝对值是否小于Min，步骤2b(S60)，|e|≮Min时，进入步骤4(S90)，|e|＜Min时，使e＝Min后，进入步骤4(S90)。第六技术方案基于第五技术方案，其特征在于，计算Kx的步骤中，在步骤3(S55)之后还包括所述步骤2a(S50)、所述步骤2b(S60)。第七技术方案基于第五或第六技术方案，其特征在于，在所述步骤5(S100)之后还包括，步骤5a(S110)，判断A是否大于Max，A＞Max时，使A＝Max后，进入所述步骤6(S130)，A≯Max时，进入步骤5c(S120)，判断A是否小于Min，步骤5b(S120)，判断A是否小于Min，A≮Min时，进入步骤6(S130)，A小于Min时，使A＝Min后，进入步骤6(s130)。第八技术方案基于第七技术方案，其特征在于，在所述步骤7(S140)之后还包括，步骤7a(S150)，判断C是否大于Max，C＞Max时，使C＝Max后，进入步骤8(S210)，C≯Max时，进入步骤7b(S160)，步骤7b(S160)，判断C是否小于Min，C≮Min时，进入步骤8(S210)，C＜Min时，使C＝Min后，进入步骤8(S210)。9第九技术方案基于第八技术方案，其特征在于，还具有步骤9(S10)、步骤10(S20)，步骤9(S20)，选择是否对参数Kx进行优选，选择优选时，进入步骤1(S30)，用所述C1和C2计算所述Kx，不选择优选时，进入步骤10(S20)，用常数C计算所述Kx。效果由上可知，本专利技术的方法，比例系数和积分系数只要现场调试一次，在其他调试现场输入调试得到的比例系数和积分系数，即可自动整定PI调节器的参数，降低了工作强度、提高了调试效率。附图说明图1为本专利技术的优选数字PI控制器的原理说明图；图2为初始化的流程图；图3为计算优选参数kx的流程图；图4为优选数字PI控制器的控制流程图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式进行说明。在下述实施方式中描述的具体实施例仅作为示例性说明，不构成对本专利技术范围的限制。图1为本专利技术的优选数字PI控制器的原理说明图；如图1所示，本专利技术的优选数字PI控制器10具有优选参数计算模块1、比例计算模块2、积分计算模块3、加法模块4。其算法逻辑表达式为：U(kT)＝Kx*[Kp*e(kT)+Ki*Σe(kT)]式中：Kx：优选系数，根据e(kT)选取；T：采样周期；k：采样、运算次数；U(kT)：第k次数字PI调节器的输出；Kp：比例系数；e(kT)：第k次输入数字PI调节器的偏差；Ki：积分系数；Σ：(0-k)次求和；Kx有两种取值方式，一种为：e(kT)大于0时，Kx取C；e(kT)小于0时，Kx取-C，C为大于0，小于1的常数。C可根据负载的大小或控制对象的输出功率，通过现场调试的方式确定，如C＝0.5。C＝1时，就是通常的没有参数优选功能的PI控制器。首先，根据偏差e(kT)是否大于0，选取优选系数Kx，Kx为固定值C，在本实施方式中C为0.5。如果e(kT)>0：Kx＝0.5；U(kT)＝0.5*[Kp*e(kT)+Ki*Σe(kT)]如果e(kT)<0：Kx＝-0.5；U(kT)＝-0.5*[Kp*e(kT)+Ki*Σe(kT)]实际使用时，如有N个现场；每一个负载都不一样，但是线性的，线性度是已知。在第一个现场调试出一套(Kp、Ki)参数，此时如果负载的线性度是1.0；在第二个现场，已知负载的线性度是0.5，这样就可以调用优选PI调节器：第一现场时使Kx＝1.0，输入Kp、Ki即可；第二现场时Kx＝0.5，输入Kp、Ki即可。其他现场依次类推。没必要每一个现场都调整一套Kp、Ki参数；大大提高了效率。另一种为：e(kT)大于e[k(T-1)]时，Kx取上次的Kx加C1的值；e(kT)小于e[k(T-1)]时，Kx取上次的Kx减C2的值，C1与所述C2为常数，由于每个采样周期，Kx会发生变化，逐渐逼近理想值，C1、C2取较小的值，有利于调整精度，如0.001。具体可根据经验或现场调试确定。有一些机械机构，通过PI调节器后，仍有震动；本文档来自技高网...

【技术保护点】
数字PI调节器的参数调整方法，其特征在于，算法逻辑表达式为，U(kT)＝Kx*[Kp*e(kT)+Ki*Σe(kT)]式中：Kx：优选系数，根据e(kT)选取；T：采样周期；k：采样、运算次数；U(kT)：第k次数字PI调节器的输出；Kp：比例系数；e(kT)：第k次输入数字PI调节器的偏差；Ki：积分系数；Σ：(0‑k)次求和；所述e(kT)大于0时，所述Kx取C；所述e(kT)小于0时，所述Kx取‑C，所述C为大于0，小于1的常数。

【技术特征摘要】
1.数字PI调节器的参数调整方法，其特征在于，算法逻辑表达式为，U(kT)＝Kx*[Kp*e(kT)+Ki*Σe(kT)]式中：Kx：优选系数，根据e(kT)选取；T：采样周期；k：采样、运算次数；U(kT)：第k次数字PI调节器的输出；Kp：比例系数；e(kT)：第k次输入数字PI调节器的偏差；Ki：积分系数；Σ：(0-k)次求和；所述e(kT)大于0时，所述Kx取C；所述e(kT)小于0时，所述Kx取-C，所述C为大于0，小于1的常数。2.数字PI调节器的参数调整方法，其特征在于，算法逻辑表达式为，U(kT)＝Kx*[Kp*e(kT)+Ki*Σe(kT)]式中：Kx：优选系数，根据e(kT)选取；T：采样周期；k：采样、运算次数；U(kT)：第k次数字PI调节器的输出；Kp：比例系数；e(kT)：第k次输入数字PI调节器的偏差；Ki：积分系数；Σ：(0-k)次求和；所述e(kT)大于e[k(T-1)]时，所述Kx取上次的Kx加C1的值；所述e(kT)小于e[k(T-1)]时，所述Kx取上次的Kx减C2的值，所述C1与所述C2为常数。3.根据权利要求2所述的数字PI调节器的参数调整方法，其特征在于，所述C1与所述C2是相同的常数。4.优选数字PI调节器，其特征在于，包括计算Kx的步骤和根据Kx计算输出U(kT)的步骤，计算Kx的步骤包括以下步骤，步骤1(S30)，判断当前的偏差e是否大于上次的偏差e0，e＞e0时，进入步骤2(S40)，e≯e0时，进入步骤3(S55)步骤2(S40)，计算Kx＝Kx+C1，当前的Kx由上次的Kx加C1得到，步骤3(S55)，计算Kx＝Kx-C2，当前的Kx由上次的Kx减C2得到，C1、C2为相同或不同的常数，步骤4(S90)，调用数字PI调节器，步骤5(S100)，计算A＝A+Kx*Ki*e，得到Kx*Ki*e的累加值，步骤6(S130)，计算B＝Kx*Kp*e，步骤7(S140)，计算C＝A+B，得到Kx*Ki*e的累...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晓江，
申请(专利权)人：北京康沃电气有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11