[发明专利]一种基于继电反馈的组合积分系统辨识方法

说明书

本发明涉及一种继电反馈辨识方法在组合积分系统上的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、利用理想非偏置继电器对待辨识的组合积分系统进行继电反馈试验；步骤2、利用偏移相角补偿实际振荡频率与理论临界振荡频率存在的偏差建立频域信息关系，推导得到系统参数。本发明采用基于继电反馈的组合积分系统的参数辨识，能实现单次辨识得到多个参数，且辨识精度高。相比ATV方法或以近似模型描述组合积分系统的参数估计方法，得到的辨识效果显著提高。

技术领域

本发明涉及一种利用继电器技术对组合积分系统进行系统参数辨识与控制器参数整定的方法，属于工业过程控制领域。

背景技术

工业过程中，大多数对象一般都被近似为一阶、二阶加纯滞后模型，组合积分系统作为近年来被提出的一种新型流程工业系统，在过去很长一段时间内被近似为上述两种过程对象。虽然这种近似描述解决了系统控制的必要性，但控制效果存在很大的提升空间。流程工业中工业过程装置长期处在不间断运行的状态，工业设备的结构老化作业环境的变化使得系统参数漂移从而使得系统控制效果恶化，情况严重可能面临停产调试。导致工业过程减产同时降低资源利用率。为了解决控制局限性，应对系统参数变化，改善控制效果。针对组合积分系统的参数辨识与控制器的整定研究是十分有必要的。

对于组合积分系统，模型近似描述的不足：

(1)一阶、二阶加纯滞后系统近似描述组合积分系统只能在系统的部分频域范围内跟踪系统的奈氏曲线，且存在一定偏差；

(2)根据近似描述组合积分系统的模型设计得到的控制器在控制效果上，即快速性、稳定性、鲁棒性均无法达到十分理想的效果；

(3)根据近似描述模型，利用一般的参数辨识方法得到的辨识参数存在很大的误差，进一步降低了描述系统的准确度。

发明内容

本发明的目的是：提高描述系统的准确度。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种继电反馈辨识方法在组合积分系统上的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、利用理想非偏置继电器对待辨识的组合积分系统进行继电反馈试验，其中，组合积分系统是一类开环稳定对象，其传递函数由2个或多个时滞对象组成并表示为如下形式：

式中，k_i表示系统增益，s表复频域算子，G_i(s)表示不含积分环节的稳定多项式，τ_1i表示系统时滞参数，τ_2i表示系统时滞参数。

步骤2、利用偏移相角补偿实际振荡频率与理论临界振荡频率存在的偏差建立频域信息关系，推导得到系统参数：

(a)理想非偏置继电器接收反馈信号，实现开关切换，在满足建立极限换的条件下，系统的输出在工作点的附近呈现频率为ω_osc的周期振荡，振荡周期为 T_osc，y(t)为被控对象输出信号，有：

式中，F_sn、F_cn均为非零常量，则系统开环Nyquist曲线上振荡点和临界点存在相角偏移，且：

式中，δ_pn表示第n阶谐波的偏移相角；

(b)对于二阶组合积分对象，通过偏移角度的补偿建立新的系统频域关系，表示如下：

式(1)中，k表示系统增益，ω_s表示频率参数，T表示时间常数，k₁表示系统增益，τ₂表示系统时滞；