用于工业涡轮机的自适应PID控制系统技术方案

该说明书的主题除了别的以外能够体现为一种方法，该方法包括：提供过程控制器，其配置成基于至少一个第一控制参数执行控制算法；提供配置成执行参数调整算法的参数控制器；提供具有输出传感器的涡轮机；向过程控制器提供至少一个第一控制参数和第一输入值；基于至少一个第一控制参数和第一输入值控制涡轮机；接收由涡轮机输出传感器提供的涡轮机响应值；基于涡轮机响应值和参数调整算法确定至少一个第二控制参数；从参数控制器向过程控制器提供至少一个第二控制参数；及基于至少一个第二控制参数和第二输入值控制涡轮机。

Adaptive PID control system for industrial turbines

The description of the theme among others can reflect a kind of method, the method includes providing a process controller configured to at least a first control parameter execution control algorithm based on configuration parameters; provide the controller to perform parameter adjustment algorithm; provide output sensor to provide turbine; at least one first control controller the first parameter and the input value; at least one first control parameter and the first input value based on the control of the turbine; the turbine output provided by the receiving sensor response value of the turbine; the turbine response value and parameter adjustment algorithm to determine at least one of the second control parameters based on; provide at least a second control parameter from the parameters of the controller to a process controller; and at least one of the second control parameters and second input values based on turbine control.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】要求优先权本申请要求2014年6月24日提交的美国专利申请号14/313,604的优先权，该申请的全部内容通过引用并入在本文中。
该说明书涉及控制工业涡轮机。
技术介绍
涡轮机是一种旋转机械设备，其将能量从流体流动转换成功，诸如通过提供推力或旋转机械功率。涡轮机是一种涡轮机器，其带有称为转子组件的至少一个运动部分，转子组件是叶片附接到其上的轴或滚筒。运动的流体作用在叶片上，使得叶片运动且将旋转能量传递给转子。比例-积分-微分（PID）控制器是一种在工业控制系统中广泛地使用的控制回路反馈系统。PID控制器确定在所测量的过程变量和期望的设定点之间的差异，且计算误差值。PID控制器调整过程控制输出以减少误差值。PID控制器的整定（tuning）可能是困难的任务，尤其是在诸如涡轮机控制的应用中，在这些应用中，期望多个可能相冲突的性能目标，诸如涡轮机输出的快速瞬态响应和高稳定性。在涡轮机未加载时，PID控制器的整定也可能是困难的，因为未加载涡轮机是带有很小阻尼和高加速度（这些在过程控制工业内是异常的状况）的系统。在实践中，这样的应用能够超出涡轮机操作人员的技能或训练，且PID整定配置通常通过反复试验重复调整，直到系统提供可接受的但不总是最佳的性能水平为止。
技术实现思路
总体上，该文献描述控制工业涡轮机。在第一方面，一种用于操作涡轮机的方法包括：提供过程控制器，其配置成基于至少一个第一控制参数执行控制算法，至少一个第一控制参数表示从包括比例增益（P）值、积分增益（I）值和微分增益（D）值的组中选择的第一值；提供配置成执行参数调整算法的参数控制器；提供涡轮机，其具有组装到其的涡轮机输出传感器，所述涡轮机输出传感器与过程控制器和参数控制器通信；向过程控制器提供至少一个第一控制参数和第一输入值；基于至少一个第一控制参数和第一输入值由过程控制器控制涡轮机；由参数控制器接收由涡轮机输出传感器提供的涡轮机响应值；基于涡轮机响应值和参数调整算法由参数控制器确定至少一个第二控制参数，第二控制参数表示从所述组中选择的第二值；从参数控制器向过程控制器提供至少一个第二控制参数；及基于至少一个第二控制参数和第二输入值由过程控制器控制涡轮机。不同的实施方式能够包括如下特征中的一些、全部，或者不包括如下特征。控制算法能够由等式：H（s）=P（1+l/s）（Ds+1）给出。方法还能包括由参数控制器识别由涡轮机输出传感器提供的涡轮机响应值。第一输入值和第二输入值中的至少一个能够是从由涡轮机速度、负载、温度、流动、电流、电压、压力和振动组成的组中选择的值。P值能够是相对系统增益、相对系统死区时间（deadtime）和响应速度输入参数的函数。I值和D值中的至少一个能够是所测量的系统响应频率、相对系统增益、相对系统死区时间和响应速度输入参数的函数。在第二方面中，一种用于操作涡轮机的方法包括：在参数控制器处接收涡轮机响应值，所述涡轮机响应值基于输入值和至少一个第一控制参数且输入值表示从包括比例增益（P）值、积分增益（I）值和微分增益（D）值的组中选择的第一值；基于涡轮机响应值和参数调整算法由参数控制器确定至少一个第二控制参数，第二控制参数表示从所述组中选择的第二值，及由参数控制器提供至少一个第二控制参数。不同的实施方式能够包括如下特征中的一些、全部，或者不包括如下特征。方法能够包括提供配置成执行参数调整算法的参数控制器。方法能够包括提供具有组装到其的涡轮机输出传感器的涡轮机，所述涡轮机输出传感器配置成提供涡轮机响应值。方法还能包括提供PID控制器，其配置成基于至少一个第一控制参数执行控制算法。至少一个第一控制参数、至少一个第二控制参数和输入值能够是PID控制器值。过程控制器能够配置成执行由等式：H（s）=P（1+l/s）（Ds+1）给出的控制算法。涡轮机响应值能够包括由涡轮机输出传感器提供的一个或多个涡轮机输出值。涡轮机响应值能够基于涡轮机在配置成利用至少一个第一控制参数和输入值的过程控制器的控制下的输出响应。方法还能包括由参数控制器识别由涡轮机输出传感器提供的涡轮机响应值。输入值能够是从由涡轮机速度、负载、温度、流动、电流、电压、压力和振动组成的组中选择的值。P值能够是相对系统增益、相对系统死区时间和响应速度输入参数的函数。I值和D值中的至少一个能够是所测量的系统响应频率、相对系统增益、相对系统死区时间和响应速度输入参数的函数。在第三方面中，涡轮机参数控制器包括输入、输出、储存可执行的指令的存储器、及用以执行指令以实施操作的一个或多个处理设备，所述操作包括：在输入处接收涡轮机响应值，涡轮机响应值基于输入值和表示从包括比例增益（P）值、积分增益（I）值和微分增益（D）值的组中选择的第一值的至少一个第一控制参数；基于涡轮机响应值和参数调整算法确定至少一个第二控制参数，第二控制参数表示从所述组中选择的第二值，及在输出处提供至少一个第二控制参数。不同的实施方式能够包括如下特征中的一些、全部，或者不包括如下特征。至少一个第一控制参数、至少一个第二控制参数和输入值能够是PID控制器值。至少一个第二控制参数能够提供到PID控制器，所述PID控制器配置成执行由等式：H（s）=P（1+l/s）（Ds+1）给出的控制算法。涡轮机响应值能够包括由涡轮机输出传感器提供的一个或多个涡轮机输出值。涡轮机响应值能够基于涡轮机在配置成利用至少一个第一控制参数和输入值的过程控制器的控制下的输出响应。控制器还能包括识别由涡轮机输出传感器提供的涡轮机响应值。输入值能够是从包括涡轮机速度、负载、温度、流动、电流、电压、压力和振动的组中选择的值。P值能够是相对系统增益、相对系统死区时间和响应速度输入参数的函数。I值和D值中的至少一个能够是所测量的系统响应频率、相对系统增益、相对系统死区时间和响应速度输入参数的函数。在第四方面中，一种涡轮机系统包括：过程控制器，其配置成基于至少一个第一控制参数执行控制算法，至少一个第一控制参数表示从包括比例增益（P）值、积分增益（I）值和微分增益（D）值的组中选择的第一值；配置成执行参数调整算法的参数控制器；涡轮机，其具有组装到其的涡轮机输出传感器，所述涡轮机输出传感器与过程控制器和参数控制器通信，其中，参数调整算法配置成执行操作，所述操作包括：向过程控制器提供至少一个第一控制参数和第一输入值；基于至少一个第一控制参数和第一输入值由过程控制器控制涡轮机；由参数控制器接收由涡轮机输出传感器提供的涡轮机响应值；基于涡轮机响应值和参数调整算法由参数控制器确定至少一个第二控制参数，第二控制参数表示从所述组中选择的第二值；从参数控制器向过程控制器提供至少一个第二控制参数；及基于至少一个第二控制参数和第二输入值由过程控制器控制涡轮机。不同的实施方式能够包括如下特征中的一些、全部，或者不包括如下特征。控制算法能够由等式：H（s）=P（1+l/s）（Ds+1）给出。操作能够包括由参数控制器识别由涡轮机输出传感器提供的涡轮机响应值。第一输入值和第二输入值中的至少一个能够是从包括涡轮机速度、负载、温度、流动、电流、电压、压力和振动的组中选择的值。P值能够是相对系统增益、相对系统死区时间和响应速度输入参数的函数。I值和D值中的至少一个能够是所测量的系统响应频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作涡轮机的方法，其包括：提供过程控制器，所述过程控制器配置成基于表示第一值的至少一个第一控制参数执行控制算法，所述第一值从包括比例增益（P）值、积分增益（I）值和微分增益（D）值的组中选择；提供参数控制器，其配置成执行参数调整算法；提供涡轮机，其具有组装到其的涡轮机输出传感器，所述涡轮机输出传感器与所述过程控制器和所述参数控制器通信；向所述过程控制器提供至少一个第一控制参数和第一输入值；基于所述至少一个第一控制参数和所述第一输入值由所述过程控制器控制所述涡轮机；由所述参数控制器接收由所述涡轮机输出传感器提供的涡轮机响应值；基于所述涡轮机响应值和所述参数调整算法由所述参数控制器确定至少一个第二控制参数，所述第二控制参数表示从所述组中选择的第二值；从所述参数控制器向所述过程控制器提供所述至少一个第二控制参数；以及基于所述至少一个第二控制参数和第二输入值由所述过程控制器控制所述涡轮机。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.24 US 14/3136041.一种用于操作涡轮机的方法，其包括：提供过程控制器，所述过程控制器配置成基于表示第一值的至少一个第一控制参数执行控制算法，所述第一值从包括比例增益（P）值、积分增益（I）值和微分增益（D）值的组中选择；提供参数控制器，其配置成执行参数调整算法；提供涡轮机，其具有组装到其的涡轮机输出传感器，所述涡轮机输出传感器与所述过程控制器和所述参数控制器通信；向所述过程控制器提供至少一个第一控制参数和第一输入值；基于所述至少一个第一控制参数和所述第一输入值由所述过程控制器控制所述涡轮机；由所述参数控制器接收由所述涡轮机输出传感器提供的涡轮机响应值；基于所述涡轮机响应值和所述参数调整算法由所述参数控制器确定至少一个第二控制参数，所述第二控制参数表示从所述组中选择的第二值；从所述参数控制器向所述过程控制器提供所述至少一个第二控制参数；以及基于所述至少一个第二控制参数和第二输入值由所述过程控制器控制所述涡轮机。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制算法由如下等式给出：。3.根据权利要求1或2所述的方法，其还包括由所述参数控制器识别由所述涡轮机输出传感器提供的所述涡轮机响应值。4.根据权利要求1到3中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一输入值和所述第二输入值中的至少一个是从由涡轮机速度、负载、温度、流动、电流、电压、压力和振动组成的组中选择的值。5.根据权利要求1到4中的任一项所述的方法，其特征在于，所述P值是相对系统增益、相对系统死区时间和响应速度输入参数的函数。6.根据权利要求1到5中的任一项所述的方法，其特征在于，所述I值和所述D值中的至少一个是测量的系统响应频率、相对系统增益、相对系统死区时间和响应速度输入参数的函数。7.一种用于操作涡轮机的方法，其包括：在参数控制器处接收涡轮机响应值，所述涡轮机响应值基于输入值和至少一个第一控制参数，所述至少一个第一控制参数表示从包括比例增益（P）值、积分增益（I）值和微分增益（D）值的组中选择的第一值；基于所述涡轮机响应值和参数调整算法由所述参数控制器确定至少一个第二控制参数，所述第二控制参数表示从所述组中选择的第二值；以及由所述参数控制器提供所述至少一个第二控制参数。8.根据权利要求7所述的方法，其还包括提供配置成执行所述参数调整算法的参数控制器。9.根据权利要求7或8中的任一项所述的方法，其还包括提供具有组装到其的涡轮机输出传感器的涡轮机，所述涡轮机输出传感器配置成提供所述涡轮机响应值。10.根据权利要求7到9中的任一项所述的方法，其还包括提供过程控制器，其配置成基于至少一个第一控制参数执行控制算法。11.根据权利要求7到10中的任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个第一控制参数、所述至少一个第二控制参数和所述输入值是PID过程控制器值。12.根据权利要求10或11中的任一项所述的方法，其特征在于，所述过程控制器配置成执行由如下等式给出的控制算法：。13.根据权利要求7到12中的任一项所述的方法，其特征在于，所述涡轮机响应值包括由涡轮机输出传感器提供的一个或多个涡轮机输出值。14.根据权利要求7到13中的任一项所述的方法，其特征在于，所述涡轮机响应值基于涡轮机在配置成利用所述至少一个第一控制参数和所述输入值的过程控制器的控制下的输出响应。15.根据权利要求7到14中的任一项所述的方法，其还包括由所述参数控制器识别由涡轮机输出传感器提供的所述涡轮机响应值。16.根据权利要求7到15中的任一项所述的方法，其特征在于，所述输入值是从由涡轮机速度、负载、温度、流动、电流、电压、压力和振动组成的组中选择的值。17.根据权利要求7到16中的任一项所述的方法，其特征在于，所述P值是相对系统增益、相对系统死区时间和响应速度输入参数的函数。18.根据权利要求7到17中的任一项所述的方法，其特征在于，所述I值和所述D值中的至少一个是测量的系统响应频率、相对系统增益、相对系统死区时间和响应速度输入参数的函数。19.一种涡轮机参数控制器，其包括：输入；输出；存储器，其储存可执行的指令；以及一个或多个处理设备，用以执行所述指令以执行操作，所述操作包括：在所述输入处接收涡轮机响应值，所述涡轮机响应值基于输入值和表示第一值的至少一个第一控制参数，所述第一值从包括比例增益（P）值、积分增益（I）值和微分增益（D）值的组中选择；基于所述涡轮机响应值和参数调整算法确定至少一个第二控制参数，所述第二控制参数表示从所述组中选择的第二值；及在所述输出处提供所述至少一个第二控制参数。20.根据权利要求19所述的控制器，其特征在于，所述至少一个第一控制参数、所述至少一个第二控制参数和所述输入值是PID过程控制器值。21.根据权利要求19或20中的任一项所述的控制器，其特征在于，所述至少一个第二控制参数被提供到过程控制器，所述过程控制器配置成执行由如下等式给出的控制算法：。22.根据权利要求19到21中的任一项所述的控制器，其特征在于，所述涡轮机响应值包括由涡轮机输出传感器提供的一个或多个涡轮机输出值。23.根据权利要求19...

【专利技术属性】
技术研发人员：TK布里特，
申请(专利权)人：伍德沃德有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US