本发明专利技术涉及一种组合积分环节与预测PI控制算法结合的控制方法，将预测PI控制算法与组合积分环节串联使用，使得干扰信号在输出之前，再进行一次滤波，以达到去除干扰效果；所述预测PI控制算法用于对常值干扰进行校正；所述组合积分环节采用先进滤波算法中的低通滤波，用来缓冲因引入周期性干扰引起的系统超调量，并最终使系统达到一稳定状态。本发明专利技术能够去除干扰效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业控制领域，特别是涉及一种组合积分环节与预测pi控制算法结 合的控制方法。
技术介绍
-般来说，不管什么样的控制系统均是在外部或者内部的扰动作用下工作，例如 在铸钢过程中可能会存在负载干扰，在化工生产过程中干扰主要由进料组分、负荷、压力或 是天气状况不稳定引起；在流程工业领域，许多被控过程都是以间歇运行，或者长期不间断 运作，密闭装置中的被控变量不断受各种扰动因素影响。连续干扰严重影响系统的性能，导 致输出无法满足控制要求。控制器设计的目的就在于在受到外界或内部因素干扰的情况 下，感受控制目标与对象实际行为之间的误差，并采用某种适当的方法消除该误差，从根本 上消除误差对控制目标的影响。由此可见，对扰动抑制策略的研究具有十分广阔的空间和 十分深远的意义。 在工业过程领域中，外部扰动不仅有未知动态部分还有已知部分。脉冲扰动、斜坡 扰动、阶跃扰动、周期扰动等都属于另外一种已经知道其部分或者全部动态特性的外部扰 动。此中，周期性扰动作为一个普遍存在，是外部扰动的重要组成部分。对周期性扰动进行 较好的抑制将会给工业生产带来巨大的经济效益。控制系统中，人们通过对系统的输入输 出进行分析或通过数学建模从而获得对象的标称模型。但无论标称模型建立得如何精确， 实际系统总是会存在未知的动态特性，即模型的不确定性。实际对象与标称模型的偏差可 以看成是系统的内扰，在控制系统中，还往往存在各种各样的外部扰动，比如控制量扰动或 测量噪声，控制系统的这些内扰和外扰统称为系统的总扰动。 在石化、钢铁、烟草等工业过程中，不可避免的会出现各种外部扰动。在这些扰动 中，既有常值干扰，也有周期性干扰。对于常值干扰，一些常规的控制算法如Smith预估控 制算法，内模控制算法就能对这些干扰起到很好的抑制作用，使系统输出达到稳定状态。但 是对于变频周期性干扰问题或其他较复杂的周期性干扰，上述方法就不管用了。因此，此类 问题也就成为了工业控制的一个难点所在。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种组合积分环节与预测PI控制算法结合的 控制方法，能够去除干扰效果。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种组合积分环节与预测PI 控制算法结合的控制方法，将预测PI控制算法与组合积分环节串联使用，使得干扰信号在 输出之前，再进行一次滤波，以达到去除干扰效果；所述预测PI控制算法用于对常值干扰 进行校正；所述组合积分环节采用先进滤波算法中的低通滤波，用来缓冲因引入周期性干 扰引起的系统超调量，并最终使系统达到一稳定状态。 所述预测PI控制算法的输入/出关系为：，其中，λ是一个可调参数，直接控制闭环系统 响应的速度；Κ为增益、1\积分时间常数、e(t)为输入与输出的偏差、u(t)为输出、U(t-L) 为t-L时刻的输出。 所述组合积分环节的传递函数由两个或多个积分时滞对象构成表示为：，其中，Gjs)是一不包含积分环节的稳定多项式；是包含 在组合积分系统中的稳定系统；为了保证该过程的连续性，时间延迟常数τΗ，τ2ι，满足等 式：τ2ι=τ 2"ι)+τ 出 1)，1 <i<η，η为正整数。 有益效果 由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效 果：本专利技术将预测ΡΙ控制算法与组合积分环节串联使用，使得干扰信号在输出之前，再进 行一次滤波，以达到去除干扰效果。引入正弦干扰引起的系统干扰全被组合积分环节滤除， 使系统快速达到稳定值，且响应速度很快。系统输出最终达到一个稳定值，即控制阀位稳 定，从而保证系统温度稳定，出口烟丝水分也会保持在一定控制要求之内。【附图说明】 图1为单位反馈系统结构图。 图2为预测ΡΙ控制算法结构图。 图3为预测ΡΙ加组合积分环节方框图。【具体实施方式】 下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术 而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。 本专利技术的实施方式涉及一种组合积分环节与预测ΡΙ控制算法结合的控制方法， 该控制方法考虑到组合积分环节对周期性干扰信号低通滤波作用良好，将预测ΡΙ控制算 法与组合积分环节串联使用，使得干扰信号在输出之前，再进行一次滤波，以达到去除干扰 效果。预测ΡΙ控制算法本身可以对常值干扰进行校正，校正效果良好，输出迅速回到稳定 状态，引入正弦周期干扰后，引起系统超调，且超调较严重。系统根本达不到一个稳定的状 态。系统输出不断上下波动，直接影响阀位控制，导致系统温度随之上下波动，从而影响到 烟丝出口的水分。组合积分环节引入到带有预测ΡΙ控制器的系统中，组合积分系统先进滤 波算法中的低通滤波环节，用来缓冲因引入周期性干扰引起的系统超调量，并最终使系统 达到一稳定状态，提高了系统精度，稳定排潮阀位，不需过多人工干预。 本专利技术的原理是： (1)组合积分环节与预测ΡΙ控制算法结合，利用组合积分环节对周期性干扰信号 低通滤波作用良好，将预测ΡΙ控制算法与组合积分环节串联使用，使得干扰信号在输出之 前，在进行一次滤波，以达到去除干扰效果。 (2)定义：如图2所示，预测PI控制器，由独立的两部分构成，PI控制和预测估计 部分，控制器的输入/出关系为：⑴ 右边前者PI控制器，后者为预测控制器。其中，K为增益、1\积分时间常数、e(t) 为输入与输出的偏差、u(t)为输出、u(t_L)为t_L时刻的输出。 考虑图1的单位负反馈系统： Gc(s)为控制器传输函数，Gp(s)为被控对象传递函数，负反馈系统其闭环传递函 数：(2) 控制传递函数为：□：) 假设被控对象的数学模型为：(4) 假设期望的闭环传递函数为： 「00291(5) 其中，λ是一个可调参数，直接控制闭环系统响应的速度。当λ= 1时，开环和 闭环系统的时间常数一致；当λ>1时，开环系统响应更快；当λ〈1时当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种组合积分环节与预测PI控制算法结合的控制方法，其特征在于，将预测PI控制算法与组合积分环节串联使用，使得干扰信号在输出之前，再进行一次滤波，以达到去除干扰效果；所述预测PI控制算法用于对常值干扰进行校正；所述组合积分环节采用先进滤波算法中的低通滤波，用来缓冲因引入周期性干扰引起的系统超调量，并最终使系统达到一稳定状态。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：任正云，陈安钢，陈亮，陈群，奚杰，张毅，李峰，程功，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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