[发明专利]一种压载水设备滤网冲洗单元水压自适应控制方法

权利要求书

1.一种压载水设备滤网冲洗单元水压自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立过滤器滤网对压力响应的反冲洗模型，过滤器滤网对压力响应的反冲洗模型的表达式为：

G_p(s)＝ke^-θs/(τs+1)

其中，模型参数k、θ和τ分别为反冲洗模型的静态增益、时滞和时间常数，通过采集到的过滤器进水口压力信号和出水口压力信号，获取过滤器滤网反冲洗压力信号的阶跃响应数据，确定反冲洗模型参数值；

2)设计反冲洗PID控制器，反冲洗PID控制器的结构表达式为：

其中，控制器参数K_p、T_i、T_d和N分别为比例增益、积分时间常数、微分时间常数和微分滤波器时间常数；

采用多点频率响应模型匹配方法设计反冲洗PID控制器，具体为：

21)指定期望调节参考模型为其中，τ_c为期望模型可调参数，用于折中闭环系统性能和鲁棒性，θ_c＝{K_p,T_i,T_d}，θ_p＝{k,θ,τ}，k为静态增益，θ为时滞，τ为时间常数，K_d＝T_i/K_p，D_Td(τ_c,θ_P,s)和分别为T_d(s)的特征多项式和非最小相位部分，并满足条件

22)指定期望的开环传递函数模型为其中，D_p(s)＝τs+1，实现的期望闭环性能等价于最小化频域性能指标其中，ω_N为被控模型的极限频率，ω_i为优化频率值，G_p为反冲洗模型传递函数；

3)估计反冲洗模型的建模误差界，实现反冲洗PID控制器参数的鲁棒整定，具体包括以下步骤：

31)定义鲁棒性能指标其中，M_S为最大灵敏度峰值，G_c为PID控制器传递函数，ω为优化频率值；

32)估计反冲洗模型的误差上界，判断误差界的大小，

当误差界小于10％时，则设置较低的鲁棒性水平M_S＝1.8，以改善闭环系统的性能，此时PID控制器参数表达式为：

当误差界大于10％且小于30％时，则设置较高的鲁棒性水平M_S＝1.4，以获得平滑的闭环响应，此时PID控制器参数表达式为：

当误差界大于30％时，则返回步骤1)，重新建立反冲洗模型；

4)得到反冲洗PID控制算法的离散实现方案，具体为：

将PID控制器的输出信号u(s)离散化，获取增量式PID控制算法为Δu(k)＝d₀Δu_d(k-1)+d₁e(k)+d₂e(k-1)+d₃e(k-2)，其中，T_s为调节时间，N为微分滤波器时间常数，e(k)为当前k时刻跟踪误差，e(k-1)为k-1时刻跟踪误差,e(k-2)为k-2时刻跟踪误差，Δu(k)为当前k时刻控制器输出信号增量，Δu_d(k-1)为k-1时刻控制器输出信号增量。