工业过程的仿人PID智能控制方法技术

本发明专利技术涉及一种工业过程的仿人ＰＩＤ智能控制方法，适用于复杂工业过程大迟延、大惯性对象的自动调节和控制。本方法通过采用分散控制系统即仿人ＰＩＤ智能控制器，根据对象偏差变化的大小、方向及速率动态特征，采取变参数、智能积分、开闭环结合非线性的方法来实现快速、稳定的仿人ＰＩＤ智能控制；方法不论在稳定性、快速性以及准确性方面都比ＰＩＤ控制具有明显的优越性，它摒弃了复杂的推理与运算，直接吸收人工操作的专家经验，模仿人工的智能识别、智能决策，对于工业生产复杂系统中的一些难控特性，仿人智能ＰＩＤ控制方法表现出了很好的控制效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种工业过程的仿人PID智能控制方法，适用于复杂 工业过程大迟延、大惯性对象(如锅炉再热汽温控制、锅炉过热汽温 控制、主汽压控制)的自动调节和控制。
技术介绍
工业生产过程是十分复杂的，特别是发电过程的一些主要热力控 制对象(如主汽温、主汽压力系统)常常不仅具有非线性、大迟延等 因素，并且结构参数随时间而变化，其变化规律往往难以确定。经典 的PID控制方法三个控制参数(比例系数、积分时间、微分系数)均 为整定好固定不变的常数，它的有效工作基于较准确的、固定的数学 模型，这使得它在这些过程控制中难以实现理想的控制。然而对于工 况复杂的工业过程，人工控制在这方面给了启示，因为一个经验丰富 的操作人员，可凭借其对被控过程特性的了解，对被控过程施加适当 的人工控制，依然可获得较为满意的控制效果。因此，根据仿人控制 特点、寻求一种不依赖于过程数学模型的控制方法是很有意义的。
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工业过程的仿人PID智 能控制方法。本专利技术采用如下技术方案本方法通过采用分散控制系统即仿人PID智能控制器，根据对象 偏差变化的大小、方向及速率动态特征，采取变参数、智能积分、开闭环结合非线性的方法来实现快速、稳定的仿人PID智能控制；其具 体方法步骤如下(1) 当e^S0时，且lege。时，仿人PID智能控制器的输出为(2) 当&6>0时，且|^>6。时，仿人PID智能控制器的输出为(3) 当e."0时，且|^>^。时，仿人PID智能控制器的输出为W =尺。e(4)当6咍>0时，且lege。时，仿人PID智能控制器的输出为式中e为设定值与测量值的偏差； 6为e的微分； g。为控制死区；W为仿人PID智能控制器的输出； W"为上一时刻仿人PID智能控制器的输出； 《e为比例系数，由传统PID整定方法获得； 《为积分增益常数，由传统PID整定方法获得； 《为较大比例系数，按2*&初取，具体值视实际效果调所述分散控制系统采用模块组态的方法实现所述仿人PID智能控制。本专利技术的依据、控制原则及仿人PID智能控制器-1、 本专利技术的依据仿人PID智能控制方法的基本思想是在控制过程中，利用计算机控制系统，模仿人的控制行为功能，最大限度地识别和利用控制系统 动态过程所提供的特征信息，进行启发和直觉推理，实现对缺乏精确 模型的对象进行有效的控制。要实现仿人智能控制，首先应获取反映过程特征信息的特征变量。利用特征变量控制PID中的积分作用，使 积分作用更加符合人的控制特征。本专利技术以此为设计基础，提出了一 种仿人非线性PID智能控制方法。2、 本方法的控制原则(1) 当e^〉0时，采用大比例(可大大超过传统比例常数)，加 大调节作用以快速抑制超调，比例系数尺=《(较大系数，可取2尺。， 具体值根据实际控制效果整定)，体现偏差及其变化较大时，取较大 的比例，使对不同工况具有一定的适应性；(2) 当e^S0时，被控量将向目标值回落，此时比例应大幅减 至《。(较小系数);(3) 采取智能积分策略，根据偏差变化的不同阶段模仿人工控 制而进行选择性地积分；即当6^>0时，进行积分；当e^S0时停止 积分；(4) 当系统稳定且偏差较小时，g卩e^《0且le^e。时，系统处于开环等待状态。3、本方法所述的仿人PID智能控制器仿人PID智能控制器采用分散控制系统(DCS)，主流的DCS均 可采用模块组态的方法实现上述仿人智能PID算法。图1其为组态示 意图。传统的PID调节，比例、积分作用过大会产生振荡或发散；而仿 人PID智能控制方法可加强控制作用，在快速抑制动态偏差的同时， 却不会带来不稳定，这是因为偏差过极点时，系统立刻进入开环等待 模式，使调节的快速性和稳定性得到统一。本方法在实际投运中，参 数易于调整、方向明确、控制效果显著。本专利技术的有益效果如下仿人PID智能控制方法对控制对象参数 变化不很敏感，当被控对象的时间常数或者滞后时间发生变化时仍然 可以保证被控过程单调、无超调并且无静差的跟踪设定值。对具有大 延迟和超大滞后的对象，仿人PID智能控制方法不论在稳定性、快速 性以及准确性方面都比PID控制具有明显的优越性，它摈弃了复杂的 推理与运算，直接吸收人工操作的专家经验，模仿人工的智能识别、 智能决策，对于工业生产复杂系统中的一些难控特性，仿人智能PID 控制方法表现出了很好的控制效果。 附图说明图1为本专利技术采用的DCS组态示意图。在图1中，条件1为e^〉0且lei〉e。，条件2为6七>0，条件3 为e^^O且iege。； SUM为求和模块，T为切换模块，M/A为手/自动 模块。按照图1所示，逐步将图1中的各功能块组态出，用信号线连接， 编译下装即可。 具体实施例方式按照上述
技术实现思路
部分中的技术方案具体操作即可。权利要求1、工业过程的仿人PID智能控制方法，其特征在于本方法通过采用分散控制系统即仿人PID智能控制器，根据对象偏差变化的大小、方向及速率动态特征，采取变参数、智能积分、开闭环结合非线性的方法来实现快速、稳定的仿人PID智能控制；其具体方法步骤如下(1)当　时，且|e|≤e0时，仿人PID智能控制器的输出为u＝un-1(2)当　时，且|e|>e0时，仿人PID智能控制器的输出为u＝K1e+∫Kiedt(3)当　时，且|e|>e0时，仿人PID智能控制器的输出为u＝K0e(4)当　时，且|e|≤e0时，仿人PID智能控制器的输出为u＝K0e+∫Kedt式中e为设定值与测量值的偏差；　为e的微分；e0为控制死区；u为仿人PID智能控制器的输出；un-1为上一时刻仿人PID智能控制器的输出；K0为比例系数，由传统PID整定方法获得；Ki为积分增益常数，由传统PID整定方法获得；K1为较大比例系数，按2*K0初取，具体值视实际效果调整。2、 根据权利要求1所述的工业过程的仿人PID智能控制方法，其 特征在于所述分散控制系统采用模块组态的方法实现所述仿人PID智能控制。全文摘要本专利技术涉及一种工业过程的仿人PID智能控制方法，适用于复杂工业过程大迟延、大惯性对象的自动调节和控制。本方法通过采用分散控制系统即仿人PID智能控制器，根据对象偏差变化的大小、方向及速率动态特征，采取变参数、智能积分、开闭环结合非线性的方法来实现快速、稳定的仿人PID智能控制；方法不论在稳定性、快速性以及准确性方面都比PID控制具有明显的优越性，它摒弃了复杂的推理与运算，直接吸收人工操作的专家经验，模仿人工的智能识别、智能决策，对于工业生产复杂系统中的一些难控特性，仿人智能PID控制方法表现出了很好的控制效果。文档编号G05B11/42GK101364082SQ20081007945公开日2009年2月11日 申请日期2008年9月26日 优先权日2008年9月26日专利技术者刘永红, 张洪涛, 钢 彭, 徐欣航, 高志存 申请人:河北省电力研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
工业过程的仿人ＰＩＤ智能控制方法，其特征在于本方法通过采用分散控制系统即仿人ＰＩＤ智能控制器，根据对象偏差变化的大小、方向及速率动态特征，采取变参数、智能积分、开闭环结合非线性的方法来实现快速、稳定的仿人ＰＩＤ智能控制；其具体方法步骤如下：　（１）当ｅ.＊≤０时，且｜ｅ｜≤ｅ↓［０］时，仿人ＰＩＤ智能控制器的输出为：　ｕ＝ｕ↓［ｎ－１］　（２）当ｅ.＊＞０时，且｜ｅ｜＞ｅ↓［０］时，仿人ＰＩＤ智能控制器的输出为：　ｕ＝Ｋ↓［１］ｅ＋∫Ｋ↓［ｉ］ｅｄｔ　（３）当ｅ.＊≤０时，且｜ｅ｜＞ｅ↓［０］时，仿人ＰＩＤ智能控制器的输出为：　ｕ＝Ｋ↓［０］ｅ　（４）当ｅ.＊＞０时，且｜ｅ｜≤ｅ↓［０］时，仿人ＰＩＤ智能控制器的输出为：　ｕ＝Ｋ↓［０］ｅ＋∫Ｋ↓［ｉ］ｅｄｔ　式中：ｅ为设定值与测量值的偏差；　＊为ｅ的微分；　ｅ↓［０］为控制死区；　ｕ为仿人ＰＩＤ智能控制器的输出；　ｕ↓［ｎ－１］为上一时刻仿人ＰＩＤ智能控制器的输出；　Ｋ↓［０］为比例系数，由传统ＰＩＤ整定方法获得；　Ｋ↓［ｉ］为积分增益常数，由传统ＰＩＤ整定方法获得；　Ｋ↓［１］为较大比例系数，按２＊Ｋ↓［０］初取，具体值视实际效果调整。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭钢，高志存，徐欣航，刘永红，张洪涛，
申请(专利权)人：河北省电力研究院，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]