[发明专利]一种组合积分环节与预测PI控制算法结合的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制领域，特别是涉及一种组合积分环节与预测PI控制算法结合的控制方法。

背景技术

一般来说，不管什么样的控制系统均是在外部或者内部的扰动作用下工作，例如在铸钢过程中可能会存在负载干扰，在化工生产过程中干扰主要由进料组分、负荷、压力或是天气状况不稳定引起；在流程工业领域，许多被控过程都是以间歇运行，或者长期不间断运作，密闭装置中的被控变量不断受各种扰动因素影响。连续干扰严重影响系统的性能，导致输出无法满足控制要求。控制器设计的目的就在于在受到外界或内部因素干扰的情况下，感受控制目标与对象实际行为之间的误差，并采用某种适当的方法消除该误差，从根本上消除误差对控制目标的影响。由此可见，对扰动抑制策略的研究具有十分广阔的空间和十分深远的意义。

在工业过程领域中，外部扰动不仅有未知动态部分还有已知部分。脉冲扰动、斜坡扰动、阶跃扰动、周期扰动等都属于另外一种已经知道其部分或者全部动态特性的外部扰动。此中，周期性扰动作为一个普遍存在，是外部扰动的重要组成部分。对周期性扰动进行较好的抑制将会给工业生产带来巨大的经济效益。控制系统中，人们通过对系统的输入输出进行分析或通过数学建模从而获得对象的标称模型。但无论标称模型建立得如何精确，实际系统总是会存在未知的动态特性，即模型的不确定性。实际对象与标称模型的偏差可以看成是系统的内扰，在控制系统中，还往往存在各种各样的外部扰动，比如控制量扰动或测量噪声，控制系统的这些内扰和外扰统称为系统的总扰动。

在石化、钢铁、烟草等工业过程中，不可避免的会出现各种外部扰动。在这些扰动中，既有常值干扰，也有周期性干扰。对于常值干扰，一些常规的控制算法如Smith预估控制算法，内模控制算法就能对这些干扰起到很好的抑制作用，使系统输出达到稳定状态。但是对于变频周期性干扰问题或其他较复杂的周期性干扰，上述方法就不管用了。因此，此类问题也就成为了工业控制的一个难点所在。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种组合积分环节与预测PI控制算法结合的控制方法，能够去除干扰效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种组合积分环节与预测PI控制算法结合的控制方法，将预测PI控制算法与组合积分环节串联使用，使得干扰信号在输出之前，再进行一次滤波，以达到去除干扰效果；所述预测PI控制算法用于对常值干扰进行校正；所述组合积分环节采用先进滤波算法中的低通滤波，用来缓冲因引入周期性干扰引起的系统超调量，并最终使系统达到一稳定状态。

所述预测PI控制算法的输入/出关系为：u(t)=K[1+1λTis]e(t)-1λTis[u(t)-u(t-L)],]]>其中，λ是一个可调参数，直接控制闭环系统响应的速度；K为增益、T_i积分时间常数、e(t)为输入与输出的偏差、u(t)为输出、u(t-L)为t-L时刻的输出。