[发明专利]一种具有微分特性过程的传递函数模型辨识方法

说明书

本发明公开了一种具有微分特性过程的传递函数模型辨识方法。该方法首先通过现场试验，获取过程的阶跃响应动态特性试验数据，然后根据试验数据计算过程阶跃响应曲线的三个特征参数：曲线极值点对应的时间T₀和相应的极值K_m、T₀时刻之前曲线的拐点对应的时间T_q，最后根据特征参数T_q、T₀和K_m，计算出过程传递函数模型的参数，包括传递系数K、时间常数T_c和阶次n。本发明给出的方法简单、易行，便于工程应用。

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种具有微分特性过程的传递函数模型辨识方法。

背景技术

在工业过程中，有一类具有微分特性的过程，其动态特性可用结构的传递函数描述，其中n为模型阶次，T_c为时间常数，K为模型传递系数，例如火力发电机组中以汽机调门开度为输入，发电功率为输出的过程。根据过程阶跃响应曲线求取相应传递函数是工程中常用的一种模型辨识方法。但如何根据具有微分特性过程的阶跃响应曲线，确定并计算合适的特征参数，进而求取过程对应的传递函数模型，目前未见有公开的方法报道。

发明内容

发明目的：针对上述具有微分特性过程，提出一种通过计算过程阶跃响应曲线上的几个特征参数，获得过程相应传递函数模型的方法。

技术方案：一种具有微分特性过程的传递函数模型辨识方法，所述的模型辨识方法包括如下步骤：

(1)进行现场动态特性试验，获取过程阶跃响应曲线数据；

(2)根据过程阶跃响应曲线数据，求取阶跃响应曲线的特征参数；

(3)根据过程阶跃响应曲线的特征参数，求取过程的传递函数。

进一步的，步骤(1)具体包括在过程输入u和过程输出y保持稳定不变的条件下，记录y的稳态值y₀，并将u阶跃变化Δu，并以T秒为采样周期，采集过程输出y在各采样时刻的数据y'(k)，用y'(k)减去y₀，得到过程的阶跃响应数据序列y(k)，其中k为采样时刻，k＝1，2，…，N，N为采样数据个数，满足N*T大于过程输出从变化到稳定所需的时间，T取1-5秒；

步骤(2)中过程阶跃响应曲线的特征参数为曲线极值点对应的时间T₀和相应的极值K_m、T₀时刻之前曲线的拐点对应的时间T_q，特征参数的具体计算步骤如下：

(2.1)以y的数据序列{y(i)}及y(i)对应的采样时刻时间t数据序列{i·T}为样本，其中i＝k₀-M,k₀-M+1,...,k₀,k₀+1,...,k₀+M，k₀为y(k)中绝对值最大的数据所对应的采样时刻，M＜min(k₀,N-k₀)，min为取小运算，M取2-5，通过最小二乘法拟合，得到二次多项式y＝at²+bt+c；

(2.2)求步骤(2.1)得到的二次多项式函数y＝at²+bt+c的极值，得到极值时间T₀及相应的极值K_m，其中