[发明专利]一种热工过程中对象的PID控制器参数控制方法

说明书

本发明公开了一种热工过程中对象的PID控制器参数控制方法，包括以下步骤：S1：建立对象的高阶传递函数模型；S2：利用开环传递函数Nyquist曲线的渐近线建立方程，确定PID控制器参数中的比例增益k_p、积分时间常数T_i与对象的高阶传递函数模型参数之间的关系；S3：确定积分时间常数T_i与高阶传递函数模型的阶次n及高阶传递函数模型的时间常数T之间的关系；S4：确定PID控制器中微分时间常数T_d与积分时间常数T_i之间的关系。本发明简便、快速、整定效果好。

技术领域

本发明涉及热工过程，特别是涉及一种热工过程中对象的PID控制器参数控制方法。

背景技术

PID控制技术是控制技术中，技术成熟，应用广泛的控制策略，到目前为止已经累积出来很多完整的控制方法和典型结构。另外，PID控制技术不仅可以应用于数学模型已知的控制系统，对于大部分的数学模型未确定的工业过程也可以应用。

但是传统控制器参数是通过在热工生产过程中积累的经验来调节的，难以取得良好的控制效果。而现有的整定方法如遗传算法计算速度慢，程序语言繁杂；粒子群算法后期搜索半径减小，导致收敛速度变慢，计算时间较长。因此在热工对象的控制中需要一种简便，快速，整定效果较好的整定方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种简便、快速、整定效果好的热工过程中对象的PID控制器参数控制方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的热工过程中对象的PID控制器参数控制方法，包括以下步骤：

S1：建立对象的高阶传递函数模型；

S2：利用开环传递函数Nyquist曲线的渐近线建立方程，确定PID控制器参数中的比例增益k_p、积分时间常数T_i与对象的高阶传递函数模型参数之间的关系；

S3：确定积分时间常数T_i与高阶传递函数模型的阶次n及高阶传递函数模型的时间常数T之间的关系；

S4：确定PID控制器中微分时间常数T_d与积分时间常数T_i之间的关系。

进一步，所述步骤S1中的高阶传递函数模型为：

式(1)中，G_(S)为对象的高阶传递函数，k为稳态放大系数。

进一步，所述步骤S2包括以下过程：

S2.1：通过对象的高阶传递函数模型和PID控制器函数得到式(2)所示的开环传递函数G_K(s)；

S2.2：令式(2)中s＝jw，w→0，通过泰勒展开式将式(2)展开，取前两项分离出实数部分R_e，表达式如下：

S2.3：令R_e等于-0.5，得到PID控制器参数中的k_p、积分时间常数T_i与对象的高阶传递函数模型参数之间的关系如式(4)所示：

进一步，所述步骤S3中确定的积分时间常数T_i与n和T之间的关系为：

进一步，所述步骤S4中确定的PID控制器中微分时间常数T_d与积分时间常数T_i之间的关系为：