[发明专利]一种锅炉汽包水位PID参数的整定方法

权利要求书

1.一种锅炉汽包水位PID参数的整定方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

a.对于已知的给水流量对汽包水位的传递函数模型和PID控制器的传递函数模型，首先确定采样时间与采样次数，然后将传递函数进行Z变换，得到传递函数的差分方程形式；

b.选择可以衡量PID调节参数是否最佳的适应度函数：

其中，β为一常数，J为优化目标函数：

其中，J(0)＝w₃t_u,w₁,w₂,w₃,w₄，为权值，且w₄＞＞w₁，t_u为系统的上升时间，e(k)为系统的偏差，u(k)为控制器的输出，eh(k)＝h(k)-h(k-1)，h(k)为被控对象输出；

c.初始化PID控制器的三个参数以及改进引力搜索算法的相关参数

改进引力搜索算法的核心迭代方程如下：

其中，表示个体i在d维空间上第t次迭代时的速度，表示个体i在d维空间上第t次迭代时的加速度，表示个体i在d维空间上第t次迭代时的位置，rand_i是(0,1)区间内的随机数，c′₁、c′₂和c′₃表示权重因子，gbest表示在第t次迭代时所有个体中所处的最好的位置；

d.运用改进引力搜索算法整定锅炉汽包水位PID控制器参数

通过多次迭代找出一个使适应度函数值最大的个体，其个体对应的位置变量，即为所要寻找的PID控制器参数。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉汽包水位PID参数的整定方法，其特征是，所述锅炉给水流量对汽包水位的传递函数模型的表达式分别为：

式中：T为迟延时间，单位为秒；ε为响应速度，即给水流量改变一个单位流量时，水位的变化速度，单位为毫米/秒；

所述PID控制器的传递函数模型的表达式分别为：

式中：K_P、K_I、K_D分别表示PID控制器的比例系数、积分系数和微分系数。

3.根据权利要求1或2所述的一种锅炉汽包水位PID参数的整定方法，其特征是，所述优化目标函数中各个权值的取值分别为：w₁＝0.999，w₂＝0.001，w₃＝2.0，w₄＝100。