[发明专利]继电反馈自整定法与微分先行控制相结合的湿度控制方法

权利要求书

1.一种继电反馈自整定法与微分先行控制相结合的湿度控制方法，所述湿度控制方法中所采用的控湿设备为一阶惯性滞后对象，其特征是所述湿度控制方法按如下步骤进行：

步骤1、启动控湿设备，并根据初始PID参数采用微分先行PID控制器进行湿度控制，记录设备的运行时间，实时检测获得所述控湿设备的湿度输出值，定义e(t)为在t时刻控湿设备的湿度设定值与实时检测获得的控湿设备的湿度输出值的差值；

步骤2、在设备的运行时间到达设定的基准时间点t₀时，判断当前差值e(t₀)的绝对值小于设定差值是否成立，并将当前设备的运行时间归零后重新开始计时：

若成立，表明初始PID参数的运行结果符合需求，不需要进行PID参数自整定，保持当前运行状态继续工作，重复步骤2；

若不成立，表明初始PID参数的运行结果不符合需求，则采用继电反馈法对控湿设备的模型参数进行辨识，获得模型参数辨识结果，进入PID参数自整定环节，所述PID参数自整定环节是根据所述模型参数辨识结果，采用临界比例度参数整定法确定PID自整定参数，随后进入步骤3；

步骤3、将所述PID自整定参数代入微分先行PID控制器进行湿度控制，实现继电反馈自整定法与微分先行PID控制相结合的湿度控制，随后返回步骤2。

2.根据权利要求1所述的继电反馈自整定法与微分先行控制相结合的湿度控制方法，其特征是：所述控湿设备具有由式(1)所表征的传递函数模型：

式(1)中：以G(s)表示控湿设备传递函数模型，s为复频率，K为增益系数，T为时间常数，L为系统延时常数。

3.根据权利要求1所述的继电反馈自整定法与微分先行控制相结合的湿度控制方法，其特征是：所述初始PID参数取为控湿设备的出厂PID参数，或取为上一整定阶段的PID自整定参数。

4.根据权利要求1所述的继电反馈自整定法与微分先行控制相结合的湿度控制方法，其特征是：所述PID参数自整定环节按如下过程进行：

4.1采用继电反馈法对控湿设备的模型参数进行辨识，是按式(2)向控湿设备输入继电激励信号u(t)，使控湿设备输出正弦振荡信号；

定义e₊为继电激励信号u(t)的正向跳变值，e_-为继电激励信号u(t)的负向跳变值。式(2)中，Δ为继电激励信号u(t)的幅值，u₀为继电激励信号u(t)的基准值,t₊为差值e(t)等于e₊的时间点，t_-为差值e(t)等于e_-的时间点；

4.2利用控湿设备输出的正弦振荡信号，由式(3)、式(4)和式(5)确定控湿设备的临界比例度K_u和临界比例周期T_c：

其中：a是正弦振荡信号的幅值，是正弦振荡信号的波峰平均值，是正弦振荡信号的波谷平均值；t_n是正弦振荡信号第n次过零点的时间点，t₁为正弦振荡信号第1次过零点的时间点；

4.3采用临界比例度参数整定法确定PID自整定参数，是由式(6)、式(7)和式(8)分别计算获得PID参数中的比例参数K_p，积分参数T_i和微分参数T_d：

K_p＝0.6K_u (6)，

T_i＝0.5T_c (7)，

T_d＝0.125T_c (8)。

5.根据权利要求4所述的继电反馈自整定法与微分先行控制相结合的湿度控制算法，其特征是：步骤3中所述微分先行PID控制器是采用增量式算法，由式(9)、式(10)、式(11)和式(12)获得针对控湿设备在k时刻的控制量u(k)：

u(k)＝u(k-1)+Δu(k) (12)，

其中，Δu(k)为控湿设备在k时刻的控制增量；e(t_k)和e(t_k-1)分别为k和k-1时刻的控湿设备的湿度设定值与实时检测获得的控湿设备的湿度输出值的差值；T₀为控湿设备的采样周期；Δu_d(k)和Δu_d(k-1)分别为k和k-1时刻的微分部分增量；γ为时间系数，且γ＜1；K_d为微分系数；Δy(k)和Δy(k-1)分别为k和k-1时刻控湿设备的输出值增量；u(k-1)为控湿设备在k-1时刻的控制量。