[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

说明书

本发明公开了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算法，针对为一阶惯性滞后对象的控湿设备，采用继电反馈法进行PID参数自整定，为该控湿设备提供符合当前设备运行情况的PID参数，并采用微分先行PID控制对设备控制过程中的滞后问题进行补偿。本发明有效解决了控湿设备在运行过程中因参数整定不良导致的设备性能欠佳的问题，并有效改善控湿设备存在的滞后问题，增强控湿设备的抗干扰能力，解决控湿设备在控制过程中超调量过大的问题，提高系统控制精度。

技术领域

本发明涉及湿度控制领域，尤其是一种应用在控湿设备中的采用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。

背景技术

湿度是考量文物保护环境质量的基本参数之一，由于湿度对文物保护的影响尤为明显，环境湿度过高或过低都会造成文物变质进而造成损坏。不同质地的文物所要求的湿度保存条件也不同，例如纸质类文物要求的湿度保存条件为50％RH至55％RH，木漆类文物要求的湿度保存条件为60％RH至65％RH，等等。因此要求应用于博物馆中的控湿设备能够根据设定值，营造出适宜文物存放的湿度环境。

目前大多数控湿设备均采取传统PID控制方法，该方法不能实时根据运行环境的变化进行调整，导致实际运行的PID参数往往整定不良、性能欠佳。同时，控湿设备由于内部结构或控湿策略的原因，往往存在较大的滞后性质，导致系统性能不稳定、抗干扰能力差、控制过程中超调量过大等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供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，以期实现工业环境高精度的湿度控制，同时实现控湿设备在控制过程中根据实际运行情况进行PID参数自整定的功能，并补偿控湿设备的滞后性质，有效减小设备控制过程中的超调量，增强系统抗干扰能力，提升系统性能及稳定性。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明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，其特点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。

本发明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的特点也在于：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。

本发明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的特点也在于：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。