[发明专利]用于PID参数的渐进式整定方法有效
| 申请号： | 201911002103.0 | 申请日： | 2019-10-21 |
| 公开（公告）号： | CN110850709B | 公开（公告）日： | 2023-08-01 |
| 发明（设计）人： | 王家栋 | 申请（专利权）人： | 浙江中控技术股份有限公司;浙江中控软件技术有限公司 |
| 主分类号： | G05B11/42 | 分类号： | G05B11/42 |
| 代理公司： | 杭州华鼎知识产权代理事务所(普通合伙) 33217 | 代理人： | 方艳 |
| 地址： | 310053 浙江省杭州市*** | 国省代码： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 用于 pid 参数 渐进 式整定 方法 | ||
1.用于PID参数的渐进式整定方法，其特征在于，所述渐进式整定方法包括：
基于受控系统结构确定对应受控系统的优化问题表达式；
根据受控系统的优化指标确定对应受控系统的参考系统模型表达式；
根据受控对象模型的参数范围，确定作为参数整定约束条件的PID参数选取范围；
确定优化目标参数初始值，基于当前参数值与目标参数值的数值关系，判定是否触发PID参数整定操作；
如果判定触发PID参数整定操作，在参数整定约束条件下基于参考系统模型表达式对优化问题表达式进行循环求解，直至获取符合优化目标参数初始值的最优解；
其中，所述优化目标参数初始值包括超调初始值以及峰值时间初始值。
2.根据权利要求1所述的用于PID参数的渐进式整定方法，其特征在于，所述基于受控系统结构确定对应受控系统的优化问题表达式，包括：
确定受控系统如公式一所示的参考信号表达式
式中，为k时刻参考闭环控制系统的输出，为k时刻参考闭环控制系统的传递函数，rk为k时刻受控系统中的参考信号，ek为k时刻受控系统的跟踪误差，yk为k时刻受控系统的过程输出测量值，C-1为标准离散PID控制器，uk为k时刻受控系统的过程输入测量值；
对公式一进行调整，得到如公式二所示的代表参考信号输出与过程输出差值的表达式，
定义滤波器Fc(z-1)以及滤波信号代入公式二得到如公式三所示的受控系统的实际输出偏差表达式
式中，||·||p表示p范数，此处p取值2，Fc(z-1)包含PID控制器的三个参数K、Ti以及Td；
基于实际输出偏差表达式，确定对应受控系统进行参数整定过程的优化问题表达式
式中表示针对给定的f0,f1,f2求取最小值的运算符，f0,f1,f2与K、Ti以及Td的对应关系式如公式五所示
式中Ts表示控制系统的采样时间。
3.根据权利要求2所述的用于PID参数的渐进式整定方法，其特征在于，所述滤波器Fc(z-1)的表达式为
式中，f0定义为Td,f1定义为KTs-2Td f2定义为TiTs2+Td-KTs；K，Ti，Td依次是离散PID控制器的比例、积分时间和微分时间。
4.根据权利要求2所述的用于PID参数的渐进式整定方法，其特征在于，
所述滤波信号的表达式为
所述滤波信号的表达式为
式中为k时刻参考闭环控制系统的传递函数，uk为k时刻受控系统的过程输入测量值，yk为k时刻受控系统的过程输出测量值。
5.根据权利要求1所述的用于PID参数的渐进式整定方法，其特征在于，所述根据受控系统的优化指标确定对应受控系统的参考系统模型表达式，包括：
确定如公式六所示的参考系统模型的离散系统表达式
式中，参数v1和v2取以下值
其中σ关联参考系统的响应速度，μ为此系统的阻尼系数，二者计算方式为：
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