控制系统的激励信号调整方法、装置及可读存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种控制系统的激励信号调整方法、装置及计算机可读存储介质。其中，方法包括计算并监测控制系统的控制量的实际输出信息与标准输出信息的初始差异信息；根据控制量和控制系统的时间常数生成标称激励信号；将标称激励信号叠加至控制量作为激励控制量，计算激励控制量的实际输出信息与标准输出信息的激励差异信息；若基于初始差异信息和激励差异信息的变化数据判定标称激励信号需要进行参数调整，基于预设步长在线调整标称激励信号的参数值直至满足预设干扰要求，在不依赖人工操作的基础上实现在线自适应调整激励信号参数，可以在保证激励效果的同时，自动监视系统变化，提高信号激励建模准确性与效率。

【技术实现步骤摘要】
控制系统的激励信号调整方法、装置及可读存储介质
本申请涉及控制
，特别是涉及一种控制系统的激励信号调整方法、装置及计算机可读存储介质。
技术介绍
系统辨识技术是现代控制理论中的一个分支，该技术以先验知识为基础，经过实验设计、结构辨识、参数估计和模型检验等步骤，最终确立数学模型。其中，生产过程激励和数据采集统称为辨识实验。辨识实验的目的是激励并收集有关生产过程动力学特性和环境扰动的相关信息。在工业控制技术中，是否能对生产过程施加合适的激励信号是能否成功辨识的一个关键因素。模型是从最终实验中估计出来的，经过认真设计的激励信号会对生产过程的输入有扰动作用，但这种作用不会涉及到生产过程的正常操作。在开环实验中，生产过程输入和激励信号除了施加时间不同步外，其他性质都是一致的。而在闭环实验中，输入为激励信号与反馈控制行为的叠加。在生产过程控制中，激励信号的选择取决于以下两个重要方面，一是激励信号的形状或波形，二是激励信号的功率谱。常用的激励信号包括二进制伪随机序列PRBS、广义二进制噪声GBN、滤波白噪声和叠加正弦波。其中，以广义二进制噪声GBN的效果最佳。为了获取具有高信噪比的数据，需要激励信号功率尽可能大，但又要求对生产过程的“扰动”要尽可能小，这是一组矛盾的要求。另外，随着生产过程中的运行状态和环境变化、系统设备的老化、原料特性变化等原因，系统的特性也会随之发生变化。这些都使得描述控制系统的数学模型和实际系统之间存在不可避免的误差。因此，如果激励信号保持固定的波形幅度和功率谱，那么带来的结果是：要么使得模型的特性无法被激励出来，造成获取的模型不准确；要么“扰动”过大，使得控制系统振荡，危害生产过程。基于此，需要对激励信号进行调整，以使其适应控制系统的变化。相关技术中通常采用人工监视并手动调整激励信号参数的，实现激励信号自适应系统变化。但是，人工监视并手动调整的方法，不仅需要耗费大量人力，而且调整效率和精度依赖操作者的专业知识，此外，还极易存在人工操作的弊端问题，如监视不及时，调整出错等等。鉴于此，如何不依赖人工操作实现在线自适应调整激励信号参数，使其与控制系统变化保持一致，是所属领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本申请提供了一种控制系统的激励信号调整方法、装置及计算机可读存储介质，不依赖人工操作便可实现在线自适应调整激励信号参数，使激励信号与控制系统变化保持一致，可以在保证激励效果的同时，自动监视系统变化，提高信号激励建模准确性与效率。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：本专利技术实施例一方面提供了一种控制系统的激励信号调整方法，包括：计算并监测控制系统的控制量的实际输出信息与标准输出信息的初始差异信息；根据所述控制量和所述控制系统的时间常数生成标称激励信号；将所述标称激励信号叠加至所述控制量作为激励控制量，计算所述激励控制量的实际输出信息与标准输出信息的激励差异信息；若基于所述初始差异信息和所述激励差异信息的变化数据判定所述标称激励信号需要进行参数调整，基于预设步长在线调整所述标称激励信号的参数值直至满足预设干扰要求。可选的，所述计算并监测控制系统的控制量的实际输出信息与标准输出信息的初始差异信息包括：在滑动窗口实时计算所述控制系统的每个输出量的标准差和超限次数。可选的，所述根据所述控制量和所述控制系统的时间常数生成标称激励信号包括：根据所述标称激励信号所属激励信号类型的生成原理，以所述控制量的第一占比参数值为所述标称激励信号的标称幅值、以所述时间常数的第二占比参数值为所述标称激励信号的标称平均转换时间生成所述标称激励信号。可选的，所述控制量的实际输出信息与标准输出信息的激励差异信息为初始标准差和初始超限次数，所述激励控制量的实际输出信息与标准输出信息的激励差异信息为激励标准差和激励超限次数，所述基于所述初始差异信息和所述激励差异信息的变化数据判定所述标称激励信号需要进行参数调整包括：所述激励超限次数大于所述初始超限次数，若所述激励超限次数与所述初始超限次数的偏离值小于等于第一偏离值但大于等于第二偏离值，所述标称激励信号的初始参数不需要调整；所述第一偏离值大于所述第二偏离值；若所述激励超限次数与所述初始超限次数的偏离值大于第一偏离值或小于第二偏离值，所述标称激励信号的初始参数需要调整。可选的，所述基于预设步长在线调整所述标称激励信号的参数值直至满足预设干扰要求包括：所述标称激励信号的平均转化时间固定，若所述激励标准差与所述初始标准差的偏离值大于所述第一偏离值，基于预设步长在线调小所述标称激励信号的幅值参数，直至所述激励标准差与所述初始标准差的偏离值小于等于所述第一偏离值；若所述激励标准差与所述初始标准差的偏离值小于所述第二偏离值，基于预设步长在线调大所述标称激励信号的幅值参数，直至所述激励标准差与所述初始标准差的偏离值大于等于所述第二偏离值；所述标称激励信号的幅值固定，若投入所述标称激励信号后的系统输出值功率谱的标准差与投入所述标称激励信号前的系统输出值功率谱的标准差的偏离值小于所述第二偏离值，基于预设步长在线调大所述标称激励信号的平均转换时间直至大于等于所述第二偏离值；若投入所述标称激励信号后的系统输出值功率谱的标准差与投入所述标称激励信号前的系统输出值功率谱的标准差大于第三偏离值，基于预设步长在线调大所述标称激励信号的平均转换时间直至小于等于所述第三偏离值，所述第三偏离值大于所述第一偏离值。本专利技术实施例另一方面提供了一种控制系统的激励信号调整装置，包括：初始控制量数据计算模块，用于计算并监测控制系统的控制量的实际输出信息与标准输出信息的初始差异信息；激励信号生成模块，用于根据所述控制量和所述控制系统的时间常数生成标称激励信号；激励控制量数据计算模块，用于将所述标称激励信号叠加至所述控制量作为激励控制量，计算所述激励控制量的实际输出信息与标准输出信息的激励差异信息；信号参数调整模块，用于若基于所述初始差异信息和所述激励差异信息的变化数据判定所述标称激励信号需要进行参数调整，基于预设步长在线调整所述标称激励信号的参数值直至满足预设干扰要求。可选的，所述初始控制量数据计算模块为在滑动窗口实时计算所述控制系统的每个输出量的标准差和超限次数的模块。可选的，所述激励信号生成模块进一步用于：根据所述标称激励信号所属激励信号类型的生成原理，以所述控制量的第一占比参数值为所述标称激励信号的标称幅值、以所述时间常数的第二占比参数值为所述标称激励信号的标称平均转换时间生成所述标称激励信号。本专利技术实施例还提供了一种控制系统的激励信号调整装置，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如前任一项所述控制系统的激励信号调整方法的步骤。本专利技术实施例最后还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有控制系统的激励信号调整程序，所述控制系统的激励信号调整程序被处理器执行时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制系统的激励信号调整方法，其特征在于，包括：/n计算并监测控制系统的控制量的实际输出信息与标准输出信息的初始差异信息；/n根据所述控制量和所述控制系统的时间常数生成标称激励信号；/n将所述标称激励信号叠加至所述控制量作为激励控制量，计算所述激励控制量的实际输出信息与标准输出信息的激励差异信息；/n若基于所述初始差异信息和所述激励差异信息的变化数据判定所述标称激励信号需要进行参数调整，基于预设步长在线调整所述标称激励信号的参数值直至满足预设干扰要求。/n

【技术特征摘要】
1.一种控制系统的激励信号调整方法，其特征在于，包括：
计算并监测控制系统的控制量的实际输出信息与标准输出信息的初始差异信息；
根据所述控制量和所述控制系统的时间常数生成标称激励信号；
将所述标称激励信号叠加至所述控制量作为激励控制量，计算所述激励控制量的实际输出信息与标准输出信息的激励差异信息；
若基于所述初始差异信息和所述激励差异信息的变化数据判定所述标称激励信号需要进行参数调整，基于预设步长在线调整所述标称激励信号的参数值直至满足预设干扰要求。


2.根据权利要求1所述的控制系统的激励信号调整方法，其特征在于，所述计算并监测控制系统的控制量的实际输出信息与标准输出信息的初始差异信息包括：
在滑动窗口实时计算所述控制系统的每个输出量的标准差和超限次数。


3.根据权利要求2所述的控制系统的激励信号调整方法，其特征在于，所述根据所述控制量和所述控制系统的时间常数生成标称激励信号包括：
根据所述标称激励信号所属激励信号类型的生成原理，以所述控制量的第一占比参数值为所述标称激励信号的标称幅值、以所述时间常数的第二占比参数值为所述标称激励信号的标称平均转换时间生成所述标称激励信号。


4.根据权利要求1至3任意一项所述的控制系统的激励信号调整方法，其特征在于，所述控制量的实际输出信息与标准输出信息的激励差异信息为初始标准差和初始超限次数，所述激励控制量的实际输出信息与标准输出信息的激励差异信息为激励标准差和激励超限次数，所述基于所述初始差异信息和所述激励差异信息的变化数据判定所述标称激励信号需要进行参数调整包括：
所述激励超限次数大于所述初始超限次数，若所述激励超限次数与所述初始超限次数的偏离值小于等于第一偏离值但大于等于第二偏离值，所述标称激励信号的初始参数不需要调整；所述第一偏离值大于所述第二偏离值；
若所述激励超限次数与所述初始超限次数的偏离值大于第一偏离值或小于第二偏离值，所述标称激励信号的初始参数需要调整。


5.根据权利要求4所述的控制系统的激励信号调整方法，其特征在于，所述基于预设步长在线调整所述标称激励信号的参数值直至满足预设干扰要求包括：
所述标称激励信号的平均转化时间固定，若所述激励标准差与所述初始标准差的偏离值大于所述第一偏离值，基于预设步长在线调小所述标称激励信号的幅值参数，直至所述激励标准差与所述初始标准差的偏离值小于等于所述第一偏离值；若所述激励标准差与所述初...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炳楠，向杰，丁瑞锋，朱峰，梁正玉，李冰，
申请(专利权)人：润电能源科学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41