[发明专利]用于确定调节装置的参数的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于确定用于调节对象(1)的调节装置(8)的参数的装置和方法。根据调节对象(1)的所检测的输入和输出信号(u；y)识别用于调节对象(1)的模拟模型(10、12)。对于设计为模型跟踪调节器的调节装置，自动地根据基于模型的设计方法确定在预控制部(9)中应用的主调节器(11)和用于调节对象(1)的跟踪调节器(14)的参数。借助于随后的优化方法能够进一步改善闭合的调节回路的表现。有利地，能够在没有特别的调节技术知识的情况下执行调节器设计，并且因此明显提高具有其优点的模型跟踪调节器在实际应用中的应用频率。

技术领域

本发明涉及一种确定用于调节对象的调节装置的参数的装置和方法，其中，装置设计用于，根据调节对象的所检测的输入和输出信号得出用于调节对象的模拟模型并且识别其参数。根据基于模型的设计方法和之前得出的模拟模型确定调节装置的参数以获得调节回路的所期望的性能。

背景技术

在评价和设计调节回路时，控制表现与干扰性能是不同的。控制表现的特征在于，调节参量如何对额定参量的改变做出反应，该调节参量是方法或过程技术设备中的过程变量。通常，为了评价调节回路的控制表现而通过提供具有阶跃形式曲线的额定值来激励调节回路并且评估阶跃响应。通常，预设所期望的振荡时间和最大超调量，调节参量在该振荡时间过后应当达到确定的目标地带。干扰表现则描述了，调节参量如何对干扰做出反应。如果例如有阶跃形式的干扰从外部作用于调节对象，那么调节参量就会产生偏差。调节器应当将该偏差保持得较小并且将调节参量再次快速反馈给额定值。

在应用传统的调节器、例如P、PD、PI或PID调节器时，不能够相互独立地预设控制和干扰表现。由此通常造成目标冲突，例如当期望快速调节干扰的时候，这却导致了控制表现中的所不期望的超调。因为原则上不允许超调变得过大，在一些应用情况中甚至必须完全避免，因此干扰表现的优化受到了一定的限制。另一方面，以完全避免阶跃响应中的超调的方式实现的调节器参数调整能够导致调节器的干扰表现明显更差，使得仅仅以不被允许的缓慢速度来校正干扰。

额外的问题在于，在调节对象中、即在设备或子设备的要调节的过程中存在时滞。例如当作为控制环节对过程产生影响的执行机构和检测过程的调节参量的实际值的传感器相互远离一定距离的时候，出现时滞。这应当在实例中阐述：对反应器的加热是借助于外部直通式加热器来实现的，被加热的水从该外部直通式加热器经由管路被泵送到反应器的壳体中。在此，执行机构是外部直通式加热器。测量温度作为调节参量是在反应器中借助于温度传感器进行的。直到被加热的水到达壳体中所度过的时间就是调节对象的时滞。

大多数情况下，时滞对可实现的调节回路性能引起负面影响。为了当存在时滞时也保障闭环调节回路的稳定表现，必须在应用经典的调节器时明显减缓其动态。尝试加速控制表现可能导致不期望的振荡甚至不稳定的表现。

用于改善调节回路表现的可行性方案能够在于，应用轨迹调节来替代经典的调节器，其中借助于调节对象的模型来计算匹配于调节参量的所期望的曲线的控制参量曲线。轨迹跟踪调节器在调节回路运行时承担的任务是，调节轨迹和实际调节参量之间的偏差。因为对此需要的计算可能有繁重的计算量，所以其通常离线地进行。这不利地导致在调节回路运行时仅提供预先计算的轨迹。