本发明专利技术提供一种串级增益自调度PID控制器，通过新增检测整定回路、内回路控制模式切换开关和外回路控制模式切换开关，并通过适当模块的搭接，实现广义串级回路的继电反馈控制，测取过程的临界震荡信息，可以不需建立受控系统数学模型，在闭环控制中就能自动的按所要求的稳定裕度整定出串级内、外回路的P、I、D参数；各内、外回路PID增益自调度控制器按输入的多组P、I、D参数及其实测运行工况信号，自动调配P、I、D参数，最大限度的缩短控制系统的过渡时间，减小其动态偏差及静态偏差，并使系统具有较好的鲁棒性(Robust)。经控制器控制非线性受控系统，以使系统在整个工作范围内，获得理想的动静态控制品质。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发电厂安全控制
，尤其涉及一种串级増益自调度PID控制O
技术介绍
在发电厂有许多复杂的生产过程，对此大多采用了广义的串级控制回路，而机组的运行エ况及燃料供应等的变化，如负荷变化，煤质变化，就会造成生产控制对象的动态特性较大幅度的变化，使得控制对象显现出參数的时变、非线性。现在发电厂大都采用的分散控制系统(DCQ进行全厂控制，DCS中主要采用常规的PID (比例-积分-微分)控制器进行闭环控制，这些PID控制是建立在对象动态特性不变或近似不变的基础上的，当对象特性变化严重吋，如不改变控制器參数，控制品质是无法保证的。过去PID控制器的參数整定是由经验取值预设，再依据试运行的响应波形做手动调整，这种做法往往经验多于科学，既费时，又难以达到最佳的整定值，由于控制器微分作用不好调整往往把微分环节去棹，达不到微分预测控制的作用。而串级回路PID控制參数的整定更是一件耗时、费カ的工作。人们提出了千差万別的PID控制器整定方法。虽然具有PID自整定功能的回路控制器已有商业化产品，但是如何在DCS中实现复杂回路PID參数的整定还是本领域中普遍面对的ー个技术难题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种能够对串级内外回路的P、I、D參数进行自动实时整定的串级增益自调度PID控制器。一种串级増益自调度PID控制器，包括PID増益自调度内控制回路、PID增益自调度外控制回路，以及分别连接所述PID増益自调度内控制回路和所述PID増益自调度外控制回路的检测整定回路；所述PID増益自调度内控制回路包括内回路PID增益自调度控制器和内回路控制模式切換开关，所述内回路控制模式切換开关的输入端连接所述内回路 PID增益自调度控制器的输出端，其控制端连接所述检测整定回路的输出端；所述PID増益自调度外控制回路包括外回路PID增益自调度控制器和外回路控制模式切換开关，所述外回路控制模式切換开关的输入端连接所述外回路PID增益自调度控制器的输出端，其控制端连接所述检测整定回路的输出端；所述检测整定回路接收内回路和外回路的综合测量信号，并将其分別与内、外回路的设定值比较，根据比较结果输出模式切換控制信号至所述内回路控制模式切換开关和所述外回路控制模式切換开关。与现有技术相比较，本专利技术的串级增益自调度PID控制器利用各DCS中固有的模块，通过新增所述检测整定回路、所述内回路控制模式切換开关和所述外回路控制模式切换开关，并通过适当模块的搭接，实现广义串级回路的继电反馈控制，测取过程的临界震荡信息，可以不需建立受控系统数学模型，在闭环控制中就能自动的按所要求的稳定裕度整定出串级内、外回路的P、I、D參数；并根据实测运行ェ况信号及偏差信号的变化，自动、实时地推理出内、外回路最佳的P、I、D參数，最大限度的缩短控制系统的过渡时间，减小其动态偏差及静态偏差，并使系统具有较好的鲁棒性(Robust)。附图说明图1是本专利技术串级增益自调度PID控制器的结构简图；图2是本专利技术串级增益自调度PID控制器中检测整定回路的结构示意图；图3是本实施例中检测整定回路中的两位控制器的结构示意图；图4是本专利技术串级增益自调度PID控制器的详细结构示意图；图5是本专利技术串级增益自调度PID控制器中各PID控制器的运算时序图；图6是本专利技术串级增益自调度PID控制器调整给水控制參数的增益调度隶属函数示意图。具体实施例方式请參阅图1，图1是本专利技术串级增益自调度PID控制器的结构简图。所述串级増益自调度PID控制器，包括PID増益自调度内控制回路10、检测整定回路20和PID増益自调度外控制回路30，所述检测整定回路20分别连接所述PID増益自调度内控制回路10和所述PID増益自调度外控制回路30 ；所述PID増益自调度内控制回路10包括内回路PID增益自调度控制器和内回路控制模式切換开关15，所述内回路控制模式切換开关15的输入端连接所述内回路PID増益自调度控制器的输出端，其控制端连接所述检测整定回路20的输出端；所述PID増益自调度外控制回路30包括外回路PID增益自调度控制器和外回路控制模式切換开关35，所述外回路控制模式切換开关35的输入端连接所述外回路PID増益自调度控制器的输出端，其控制端连接所述检测整定回路20的输出端；所述检测整定回路20接收对内回路和外回路的综合测量信号，并将其分別与内、 外回路的设定值比较，根据比较结果输出模式切換控制信号至所述内回路控制模式切換开关15和所述外回路控制模式切換开关35。本专利技术的串级增益自调度PID控制器中，所述检测整定回路20通过获取所述内回路和外回路的综合测量信号，并以此为依据进行PID控制器模式的切換，实现滞环继电反馈控制，在需要检测受控系统控制特性吋，使控制系统产生小幅度的临界振荡。对原有的内回路PID増益自调度控制器进行改迸，増加所述内回路控制模式切換开关15，使它增加滞环继电反馈控制(即两位控制)功能；对原有的外回路PID增益自调度控制器进行改进，增加所述外回路控制模式切換开关35，使它也增加滞环继电型反馈控制(即两位控制)功能。所述PID増益自调度内控制回路和所述PID増益自调度外控制回路可分别通过 SPAM或Z-N等整定方法计算出所要求稳定裕度的比例(P)、积分(I)、微分⑶參数，或通过模型辨识方法计算出回路控制对象的模型參数，用内模控制器的整定方法计算出满足标称性能及稳定性能要求的P、I、D等參数，各按输入的多组P、I、D參数及其实测运行エ况信号，自动调配P、I、D參数，经控制器控制非线性受控系统，以使系统在整个工作范围内，获得理想的动静态控制品质。请參阅图2，图2是本专利技术串级增益自调度PID控制器中检测整定回路的结构示意图。在本实施例中，所述检测整定回路20包括測量信号选择切換开关21、设定信号选择切換开关22和两位控制器23 ；所述测量信号选择切換开关21的两个输入端分别输入所述内回路的综合测量信号和所述外回路的综合测量信号；所述设定信号选择切換开关22的两个输入端分别输入所述内回路的设定值信号和所述外回路的设定值信号；所述两位控制器23的两个输入端分别连接所述测量信号选择切換开关和所述设定信号选择切換开关的输出端；所述两位控制器23的输出端连接至所述内回路控制模式切換开关15和所述外回路控制模式切換开关35的控制端B ；所述两位控制器23分別将所述内回路和外回路的综合测量信号与对应的设定值比较，根据比较结果输出所述模式切換控制信号。在一个实施例中，所述两位控制器23可以依据测量值与设定值的偏差变化情況，持续发出交替的高位或低位的输出信号作为所述模式切換控制信号，实现继电反馈控制功能。请进一歩參阅图3，图3是本实施例中检测整定回路中的两位控制器的结构示意图。其中，所述两位控制器23包括偏差报警模块231、RS触发器232和两位输出值切换开关233 ；所述偏差报警模块231的输入端分别连接所述测量信号选择切換开关21和所述设定信号选择切換开关22的输出端，其两个输出端连接至所述RS触发器232的输入端；所述RS触发器232的输出端连接至所述两位输出值切換开关233的控制端；所述两位输出值切換开关233的两个输入端分别输入高电位信号Oh和低电位信号01 ；所述偏差报警模块231本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李晓枫，陈世和，
申请(专利权)人：广东电网公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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