[发明专利]一类工业受控过程特征参数快速辨识方法

说明书

发明公开了一类工业受控过程特征参数快速辨识方法，步骤1：采用开环增益K、时间常数T和延迟时间L三个特征参数描述工业受控过程的动态特性；步骤2：对工业受控过程施加幅值恒定的阶跃信号，获取其阶跃响应的采样信息输出值y(t)；步骤3：分别计算所得y(t)、y²(t)和y³(t)对应的累加值A₁、A₂和A₃；步骤4：根据步骤2获取的采样信息输出值y(t)、步骤3计算得到的累加值A₁、A₂、A₃、运行时间t以及采样周期Δt，计算出工业受控过程的三个特征参数。本发明只需要给工业受控过程施加阶跃信号，使得系统建模过程中，工业受控过程能够平稳运行，当运行稳定后，所需要的数据就采集结束；三个特征参数的算法简单、计算量小，对工业控制器的计算能力要求不高。

技术领域

本发明涉及一类工业受控过程特征参数快速辨识方法，属于系统建模领域。

背景技术

工业控制系统的设计依赖于受控过程的数学模型。而大多数工业过程的动态特性，可以用一阶时滞模型来近似描述。

但常用的系统建模方法要求施加的输入信号必须满足“持续激励”的条件；为了得到足够的数据，系统必须运行较长的时间；另外参数的计算量也比较大，给工程应用带来了诸多不便。如果能够降低对输入信号的“持续激励”要求、简化参数的计算方法，缩短系统运行时间，那么将会给工程应用带来极大便利。

发明内容

本发明提出一类工业受控过程特征参数快速辨识方法，基于工业受控过程阶跃响应，能够快速地获取工业受控过程的特征参数。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一类工业受控过程特征参数快速辨识方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：采用开环增益K、时间常数T和延迟时间L三个特征参数描述常见工业受控过程的动态特性；

步骤2：对工业受控过程施加幅值恒定的阶跃信号，记为r(t)，以采样周期Δt采集该工业受控过程的输出值，记为y(t)，其中t均为运行时间，单位为秒；

步骤3：计算y(t)的二次方y²(t)和y(t)的三次方y³(t)，并分别计算所得y(t)、y²(t)和y³(t)对应的累加值A1、A2和A3；

步骤4：根据步骤2获取的输出值y(t)、步骤3计算得到的累加值A₁、A₂、A₃、运行时间t以及采样周期Δt，计算出工业受控过程的三个特征参数，包括开环增益K、时间常数T和延迟时间L，其中，时间常数T和延迟时间L的单位均为秒。

优选地，工业受控过程采用公式(1)进行描述：

公式(1)中，K为开环增益，T为时间常数，L为延迟时间，r(t)为工业受控过程的输入信号，y(t)为工业受控过程的输出值，t为运行时间；

记所述工业过程施加幅值为R的阶跃信号为r(t)＝R，以采样周期Δt采集该工业受控过程的输出值y(t)，并根据公式(2)计算y(t)、y²(t)和y³(t)分别对应的累加值A₁、A₂和A₃，其中公式(2)如下所示：

优选地，当工业受控过程在幅值为R的阶跃信号作用下，输出达到稳态时，其开环增益K、时间常数T和延迟时间L由公式(3)计算得出：