[发明专利]PID性能评估方法

说明书

本发明提出了PID性能评估方法，属于自动化控制领域，包括获取控制回路的生产数据和数据质量码，根据数据质量码对生产数据进行处理得到处理后的生产数据序列，结合预设的过程模型得到更新后的响应时间，进而获取与控制回路对应的性能评价参数，根据性能评价参数确定控制回路的性能等级。通过获取包括控制回路的测量值、设定值、操作值在内的多种数据，并且构建了用于对控制回路内的响应时间进行更新的过程模型，基于获取到的数据对控制回路的性能进行评估，同时能够基于过程模型结合获取到的多种数据对评估标准进行迭代更新，相对于现有技术能够降低因未能及时进行人工维护导致控制性能恶化的可能性，减少控制回路出现安全隐患的概率。

技术领域

本发明属于自动化控制领域，特别涉及PID性能评估方法。

背景技术

据统计90％以上的自动控制回路均采用了PID(proportion-比例、integral-积分、differential-微分)控制策略。随着工业自动化水平的逐步提高，以分布式控制系统(Distributed Control System，DCS)为核心的大规模集散控制系统已成为工业生产必备。

随着集散控制系统DCS的普及，现代工业中充斥着大量的PID控制回路，这些回路推动者生产的自动运行。这些回路在投运初期一般都具有良好的性能，但如果得不到定期的维护，其性能将随时间的推移而降低。控制回路性能不佳将降低控制回路的有效性，进而可能导致产品产量降低、不合格产品和操作成本增加等问题。但大型过程装置中通常存在大量动态特性经常发生变化的控制回路，及时发现这些性能恶化的回路需要投入大量的人力资源，而工厂中相应的维护工程师却很少，无法达到及时发现，准确维护的理想维护状态，只能任由控制性能的一步步恶化，给装置的安全平稳运行带来安全隐患。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了用于延长设备使用寿命、提高生产过程安全性的PID性能评估方法。

为了达到上述技术目的，本发明提供了PID性能评估方法，所述评估方法，包括：

获取控制回路的生产数据、以及与生产数据对应的数据质量码，根据数据质量码对生产数据进行坏值处理，得到处理后的生产数据序列；

根据处理后的生产数据序列，结合预设的过程模型对控制回路的响应时间进行更新，得到更新后的响应时间；

结合更新后的响应时间获取与控制回路对应的性能评价参数，根据性能评价参数确定控制回路的性能等级；

其中，生产数据包括控制回路的测量值、设定值以及操作值。

可选的，所述获取控制回路的生产数据、以及与生产数据对应的数据质量码，根据数据质量码对生产数据进行坏值处理，得到处理后的生产数据序列，包括：

获取控制回路的生产数据中的测量值PV、设定值SV以及操作值MV。提取生产数据中的时刻值t，根据时刻值t将生产数据划分成N个数据点，得到由N个数据点构成的生产数据序列PV(t)、SV(t)以及MV(t)；

如果数据质量码出现坏值，确定与出现坏值的数据质量码对应的位于生产数据序列内的差错数据，对差错数据进行替换处理，得到处理后的生产数据序列。

可选的，所述对差错数据进行替换处理，包括：

获取差错数据的前一位数据和后一位数据，确定前一位数据与后一位数据的平均值，将差错数据替换为平均值。

可选的，所述根据处理后的生产数据序列，结合预设的过程模型对控制回路的响应时间进行更新，得到更新后的响应时间，包括

构建预设的过程模型output＝M·input，其中output代表控制回路的实际输出时间序列，input代表控制回路的输入时间序列，M代表控制回路的过程控制函数，M＝f(k,T,σ)，其中k代表回路增益，T为时间常数，σ表示迟滞；