对迟缓的自动补偿过程进行调节的方法及实施此方法的调节装置制造方法及图纸

一种对迟缓的自动补偿过程进行调节的方法，尤其是用于温度调节的方法，其特征在于： －在第一额定值跃变后，为减少非线性工作时的调节偏差（ｘｄ），调整参数（ｙ）以跃变方式被置于第一常数值上， －在调节偏差（ｘｄ）减少１０％至７０％之后，对过程（Ｐ）的ＩＴ１－模型进行鉴别， －借助ＩＴ１－模型确定时间点，在此时间点调整参数（ｙ）必须复位，以便使调节参数（ｘ）的过调最多时也很微小， －只有在调节参数（ｘ）的变化速度在调整参数复位后低于预定极限值时，才求出过程（Ｐ）的更为精确的模型， －根据更为精确的模型对线性调节器（Ｒ）的参数进行设定，该调节器将据此在线性工作时对过程（Ｐ）进行调节。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

Method for regulating slow automatic compensation process and regulating device for implementing the method

Method for adjusting a delay automatic compensation process, especially the method for temperature regulation, which is characterized in that: the first in the ratings after jump, in order to reduce the nonlinear control deviation at work (XD), (y) to adjust the parameters of transition is placed first in constant value, regulation deviation (XD) decreased after 10% to 70%, in the process of (P) IT1 model identification, determine the time - with the help of IT1 model, this time to adjust the parameters (y) must be reset, so that the adjusting parameter (x) of the maximum overshoot is small, only in the regulation of parameters (x) the change speed is below a predetermined limit value in adjusting the parameters after reset, to calculate the process (P) is more accurate models, according to a more accurate model The model sets the parameters of the linear regulator (R), which regulates the process (P) when operating linearly.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种对迟缓的自动补偿过程进行调节的方法，尤其是一种用于温度调节的方法，以及一种用于实施此方法的调节装置。一种用于迟缓的自动补偿过程的自适应调节器在DE-OS 39 29 615中已作了记载。该调节器具有使其参数自动与被调节对象的瞬时变化特性适配的能力。为此记录下过程对额定值跃变式调整的响应并采用叠代方法找出一种可以尽可能好地模拟该跃变响应的PTn-模型。当利用PTn模型的一些参数按照最小误差平方的方法计算出的PTn-模型的跃变响应与实际过程间的误差最小时，这些参数被视为是最佳。在过程鉴别结束后，借助求出的过程模型按等效最佳数值设计调节器。在此涉及的是带有比例积分微分类型调节器的闭合调节回路。有待调节的过程具有自动补偿特性，即它们构成调节对象，在此对象中跃变响应进入新的稳定状态。该方法的缺点是，在已知的自适应调节器投入工作时，在调节器被最佳化之前，必须进行常常耗费大量时间的跃变试验。只有当调节参数在额定值跃变后又过渡接近到新的稳定的终值上时，该试验才结束。由于因标准过于严格一方面鉴别需要很多时间并且另一方面因标准表述范围过宽增大了出现鉴别错误的风险，故必须精心选择稳态的标准。另外，由于快速激发特性是以调节参数的过调为代价的，故采用线性的比例积分微分-调节器实现的调节质量基本上是有限的。采用已知的鉴别方法不利的是，蠕变的时间常数也起作用，即极贴近拉普拉斯阶的始点并导致过程的类似积分器的特性，从而造成在调整参数跃变后很长时间不会达到稳态。因此，在这种过程特性时借助完全的跃变响应进行已知的鉴别是非常耗费时间的。本专利技术的目的在于，提出一种对迟缓的自动补偿过程进行调节的方法，尤其是一种温度调节方法，采用此方法可以克服上述缺点，以及提供一种用于实施此方法的调节装置。为实现本专利技术的目的，本说明书引言部分中所述方式的这种新方法具有在权利要求1特征部分中给出的特征。在权利要求2至11中对本专利技术方法的进一步设计做了说明。带有权利要求12中所述特征的调节装置适用于实施此方法。本专利技术的优点在于，可以完全省去在调节器投入工作时耗费时间的跃变试验。在额定值跃变后调节过程的第一阶段中简单的IT1模型已近似于过程，并且可以时间最佳地并且实际无过调地起动第一额定值。此点的作用尤其在利用可调加热装置将温度调节到预定额定值上时是有益的，在此加热装置中调节器克服外部干扰将温度保持恒定并且例如在化工过程中当变更额定值预给定时尽快地调整所需的新温度。自适应调节器不必给定参数和预先了解过程即可以与任意的温度对象适配。在运行时进行调节器的最佳化，而不必对此由操作人员输入。对作为实现稳态的标准的调节参数的变化速度进行分析和审查，该调节参数在调整参数复位后低于预定的极限值。此后借助一更为精确的模型，尤其是没有积分部分的VZ2-模型对过程进行鉴定。因此在第一调节过程后该模型已供使用并可用于调节器设定。利用运行时的IT1模型和第一实现稳态后的VZ2-模型，由极限值定理或通过观察状态空间内的轨迹求出在非线性工作时时间最佳的起动控制的断开时间点。故调节对额定值跃变的响应大大快于线性调节的能力。当调节参数在额定值跃变后以近似的方式又实现稳态时，将借助更为精确的模型对线性调节器进行调节，该调节器为调整在线性工作时的与额定值较小的偏差以及外部的干扰，产生过程的调整参数。故甚至在时间最佳的预调整时仍保持例如采用比例积分-或比例积分微分-调节器的、有关稳定精度的线性调整的优点。对在进行温度调节时出现的间隔通常用简单的比例积分-或比例积分微分-调节器即可控制。对非线性工作时的加热功率的时间最佳的预调整将促使，甚至在额定值跃变较小时首先以最大油门加热，而不必为此对线性调节器进行锐变设定，以致有可能导致过调。由于采用IT1-模型对第一次跃变响应的早期阶段中的过程进行鉴定，因而通过补偿避免了更为精确的模型的缺点，即在此时间点尚不能可靠地对稳定的过程增益进行估计。确切地说，最大的上升速度取决于增益对例如VZ2-模型的支配的时间常数的比例。但IT1-模型已经含有有关与VZ2-模型的小的时间常数相符的延迟时间和上升速度的指示。因此已经足以确定时间最佳的断开点，所述断开点在任何情况下都是可靠的。只有在加热装置短暂地被中间断开后，才对过程根据更为精确的模型，例如VZ2-模型，进行鉴定，该模型也适用于求出线性调节器的参数。由于在这里调节器经时间最佳的预调整以非线性方式工作，故在线性调节器中的微分部分是不需要的，既没有必要衰减通常在温度调节时不会出现的振荡，又没有必要加速额定值跃变时的激励特性。在接着的额定值跃变后，进行对模型-和调节器参数的再次最佳化。为进行时间最佳的预热，直至特定的时间点都输出完全的调整参数，所述时间点是在VZ2-模型时通过对状态空间内的系统轨迹的观察得出的。此后转换到利用模型增益估计出的稳定的调整参数上并继续加热。只有在近似地实现额定值后，才进行向比例积分-调节的工作方式的转移。为实现无冲击的转换，线性调节器的积分部分的预置应使调节器输出稳定的调整参数。比较有利的是用内部的带有多个不同阶段的过程控制实现用于实施此方法的调节装置，所述阶段的区别在于调节器的工作方式以及作为过程鉴别基础的模型。同样调节装置可以作为硬件电路或作为带有程序存储器的计算单元加以实现，在所述存储器内可存入相应的工作程序。由用于各个带有热容量和相应的热传导的分系统的单元PT1模型可建立温度调节对象的物理模型。可获得多个大多低次的VZn-模型。在实际过程中3个以上的相关时间常数是很罕见的。过程的典型增益视加热装置的设计在0.5至3之间，时间常数在1至几千秒之间。通常温度调节对象本身是没有交变能力的，即它们在开放式调节回路中仅有实极位并且大多仅有很短的停滞时间。当作为调节参数的输出温度并不是取自热流链端，例如在一个由内部加热的炉中隔热层或炉壁的热容量起作用时，转移零位，即转移函数中的高次计数项就会出现。零位会造成过调的调节特性。常常缺乏主动冷却且人们把许多较小的负的温度梯度视为正的。可以用线性模型对该效应加以解释，对此种模型并没有供使用的负的调整参数。有时由于相的变化，例如汽化、或诸如阀门等具有非线性特性曲线的调节器件会产生温度调节对象的非线性。下面借助附图所示实施例对本专利技术及其设计和优点作进一步的说明，附图中附图说明图1为调节装置的结构图，图2为图1所示调节装置过程控制的佩特里网络，图3和4为在被模拟的调节对象上额定值-和调节参数变化及调整参数随时间变化的关系曲线。图1所示调节装置用于调节例如在过程P中测出的温度等调节参数x，减法器S用于将测出的调节参数x与额定值W进行比较并产生一个调节偏差信号xd，该信号被输送给线性调节器R。调节器R在线性工作时为过程P产生一个调整参数y。以此结束此调节回路。调整参数y和调节参数x接入用于对过程P进行鉴别的一装置IE中，该装置可选择性地转换成用于计算IT1-模型的最佳参数或用于计算至少一个更为精确的模型的最佳参数。为此在装置IE中可以存储调整参数y和调节参数x的信号变化。调整参数y的变化被输送给实时选用的模型，变更模型的参数，使得利用存储的调整参数变化曲线来激发的模型的模拟响应尽可能精确地与存储的调节参数x的实际变化吻合。只有那些根据最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：伯恩德马库斯·法伊弗，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：