[发明专利]一种指数型闭环控制方法

说明书

本发明公开了一种指数型闭环控制方法，包括以下步骤：S1、采集变量数据，包括：给定量Sp、反馈量Pv、输出量c、误差e、指数周期a和指数系数b；S2、对指数周期a、指数系数b和误差e赋初值以完成系统初始化，并对给定量Sp赋值；S3、根据变量数据，利用指数运算器计算后得到过程量m；所述指数运算器通过以下计算公式计算得到过程量m：m＝1/(1+exp(a‑b*i))；S4、根据不同的控制对象物理特性不同，将过程量m送入不同的执行机构控制，输出输出量c控制被控对象，直至偏差i的绝对值小于等于误差e时闭环控制运行结束。本发明采用指数运算器代替传统闭环控制系统中的PID控制器，可有效减少执行机构出现失步(过冲)或堵转的现象，控制精度高。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体的涉及一种指数型闭环控制方法。

背景技术

自动控制技术几乎渗透到国民经济的各个应用领域及社会生活的各个方面，如在工农业生产、交通运输、航空航天、家用电器等许多领域获得了越来越广泛的应用。为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度、流量、液位、或压力等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于闭环控制的自动控制技术。

如图1所示为经典闭环控制系统，把输出量直接或间接地反馈到输入端构成闭环，实现自动控制的系统称为闭环控制系统。它是指由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统，又称反馈控制系统。传统的闭环控制系统一般包括比较器、控制器、执行器、被控对象、反馈环节，一般工业自动控制中均选择PID控制器(比例-积分-微分控制器)，但是PID控制器存在参数调整麻烦、振荡、超调等问题，系统性能分析和设计麻烦。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种指数型闭环控制方法，目的在于能有效解决常规闭环控制中存在的参数调整复杂、自适应能力差、过冲严重等问题。

本发明采用下述的技术方案：

一种指数型闭环控制方法，包括以下步骤：

S1、采集变量数据，包括：给定量Sp、反馈量Pv、输出量c、误差e、指数周期a和指数系数b；

S2、对指数周期a、指数系数b和误差e赋初值以完成系统初始化，并对给定量Sp赋值；

S3、根据变量数据，利用指数运算器计算后得到过程量m；所述指数运算器通过以下计算公式计算得到过程量m：

m＝1/(1+exp(a-b*i))

式中指数周期a为时间常数，无量纲；指数系数b为加速度系数，无量纲；

S4、根据不同的控制对象物理特性不同，将过程量m送入不同的执行机构控制，输出输出量c控制被控对象，直至偏差i的绝对值小于等于误差e时闭环控制运行结束。

优选的，所述指数运算器为内嵌硬件乘法器的32位DSP或MCU中的一种。

优选的，所述偏差i为给定量Sp与反馈量Pv的差值。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用指数运算器代替传统闭环控制系统中的PID控制器，可有效减少执行机构出现失步(过冲)或堵转的现象，控制精度高。

2、指数运算器输出指数型加速曲线，具有时间最优和运算简单的特点。

3、所述指数型加速曲线符合执行机构力矩随速度升高而变大的特点，充分利用了执行机构的有效力矩，同时能够减弱机械冲击(偏差越大时速度越大，偏差越小时速度越小)。

附图说明