[发明专利]一种PID控制数据手绘识别和参数整定的方法

说明书

本发明公开了一种PID控制数据手绘识别和参数整定的方法，由PID曲线绘制、PID曲线数据化和PID参数整定三部分组成；PID曲线绘制部分建立了一套适用于后续识别过程的图片绘制方法；PID曲线数据化部分则采用了机器视觉、坐标变换等方法，实现了由像素点到数据值的转换；PID参数整定部分则是利用数据化部分得到的数据投入到PID整定系统中进行PID参数整定。用户可以依据此方法对观察DCS系统中得到的PID曲线进行数据化以及完成PID参数整定过程获取整定后的PID参数。利用上述方法能够实现不经过数据接口完成PID整定工作，其核心的意义是将DCS系统与PID参数整定系统实现了物理隔离，使得两者之间没有数据上的物理传输，保证系统之间数据的安全性，以及本身系统的安全性。

技术领域

本发明属于曲线识别和参数整定技术领域，尤其涉及一种PID控制数据手绘识别和参数整定的方法。

背景技术

PID控制是控制学科中核心的内容之一，如今闭环自动系统技术都是基于反馈的环节减少不确定性。反馈理论中要素三个部分：测量、比较和执行。测量部分中最为关键的是将控制变量的实际值与期望值进行比较，用这个偏差来纠正系统的响应，执行调节控制。在工程的实际中应用最广泛的调节器控制规律为比例、积分和微分控制，简称PID控制，又称PID调节。

到现在PID控制器的问世已经有几十年的历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型，系统控制器的结构与参数必须依靠经验与现场数据测量调试进行确定。这时应用PID控制技术最为方便。PID控制是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

其中，PID控制中一个至关重要的问题就是控制器参数整定问题，即三参数(比例系数、积分时间、微分时间)的整定，整定的好坏不仅影响控制质量，而且还会影响控制器的鲁棒性。PID控制器参数的整定方法有很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接使用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。

PID整定需要PID曲线的具体参数，如今许多公司以及实验室会有这样问题：PID曲线参数的导出由于各种问题需要层层审核，往往效率很低且浪费时间。此时只有DCS系统中的PID曲线，并没有曲线的数据，这对PID整定造成了较大的阻碍与困扰。

然而，市面上对于该问题的解决方案甚少。尽管存在一些有关曲线识别的软件，但都是很久之前的软件。所采用的均为传统的坐标变换方法以及鼠标点击曲线进行位置确定等方法，这都使得其效率低下，且数据不达标，进而严重影响PID参数整定的质量，也将会影响系统的整体鲁棒性。

因此希望能够通过将手绘PID曲线的图片数据化来获得PID整定前的数据进而利用PID参数整定系统进行PID参数整定。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种PID控制数据手绘识别和参数整定的方法，在工业生产等DCS系统屏幕中所观察到的PID曲线依照本发明方法进行绘制并进行处理，即可得到其在测量时间段内的PID曲线数据，并可通过参数整定的方法获取整定效果好的PID参数。该方法的实施由PID曲线绘制、PID曲线数据化和PID参数整定三部分组成。