[发明专利]串级增益自调度PID控制器

说明书

技术领域

本发明涉及发电厂安全控制技术领域，尤其涉及一种串级增益自调度PID控制器。

背景技术

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，而机组的运行工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参数的时变、非线性。现在发电厂大都采用的分散控制系统(DCS)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时，如不改变控制器参数，控制品质是无法保证的。过去PID控制器的参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掉，达不到微分预测控制的作用。而串级回路PID控制参数的整定更是一件耗时、费力的工作。

人们提出了千差万别的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参数的整定还是本领域中普遍面对的一个技术难题。

发明内容

本发明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参数进行自动实时整定的串级增益自调度PID控制器。

一种串级增益自调度PID控制器，包括：PID增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增益自调度内控制回路和所述PID增益自调度外控制回路的检测整定回路；所述PID增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换开关，所述内回路控制模式切换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增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换开关，所述外回路控制模式切换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，并将其分别与内、外回路的设定值比较，根据比较结果输出模式切换控制信号至所述内回路控制模式切换开关和所述外回路控制模式切换开关。

与现有技术相比较，本发明的串级增益自调度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换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参数；并根据实测运行工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)。

附图说明

图1是本发明串级增益自调度PID控制器的结构简图；

图2是本发明串级增益自调度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是本发明串级增益自调度PID控制器的详细结构示意图；

图5是本发明串级增益自调度PID控制器中各PID控制器的运算时序图；

图6是本发明串级增益自调度PID控制器调整给水控制参数的增益调度隶属函数示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明串级增益自调度PID控制器的结构简图。

所述串级增益自调度PID控制器，包括：PID增益自调度内控制回路10、检测整定回路20和PID增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增益自调度内控制回路10和所述PID增益自调度外控制回路30；

所述PID增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换开关15，所述内回路控制模式切换开关15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20的输出端；

所述PID增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换开关35，所述外回路控制模式切换开关35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20的输出端；