[发明专利]一种PID参数整定方法、装置、存储介质和设备

说明书

本申请公开了一种PID参数整定方法、装置、存储介质和设备，基于工业过程模型，计算控制系统的总仿真时长。根据总仿真时长，确定滤波器系数的取值范围，滤波器系数为预设表达式所包含的计算参数，预设表达式用于指示PID参数。从取值范围内选取滤波器系数的取值，代入预设表达式中，计算得出PID参数的数值。基于PID参数的数值，对控制系统进行仿真，得到动态响应数据。将动态响应数据代入预设的性能指标函数中，计算得到性能评估值。从滤波器系数的多个取值中，选取目标取值。将目标取值代入预设表达式中，计算得出PID参数的整定值。利用本申请所述方法对PID参数进行整定，能够提高PID控制器的控制性能，以满足控制系统的快速性和稳定性的控制要求。

技术领域

本申请涉及数据处理领域，尤其涉及一种PID参数整定方法、装置、存储介质和设备。

背景技术

PID控制是基于偏差的比例(Proportional)、积分(Integral)和微分(Derivative)的综合控制，是一种基于对“现在”和“过去”信息估计的简单但却有效的控制算法。由于其算法简单、鲁棒性能好、可靠性高等优点，PID控制策略被广泛应用于工业过程的控制系统中。PID控制的基础是比例控制决定系统响应速度；积分控制可消除稳态误差，但可能增加系统超调量；微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势。在PID控制器投入应用之前都需要进行PID参数(包括比例系数、积分系数和微分系数)整定(所谓的PID参数整定，实质就是为比例系数、积分系数和微分系数选取最优值)，得到PID参数的整定值，以获得PID控制器的控制精度与速度的折衷。

目前，现有技术通常利用遗传算法进行PID参数整定，然而，其整定效果(即PID参数的整定值)很难同时满足控制系统(也可以是PID控制器)的快速性和稳定性的控制要求。

发明内容

本申请提供了一种PID参数整定方法、装置、存储介质和设备，目的在于提高PID控制器的控制性能，以满足控制系统的快速性和稳定性的控制要求。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

一种PID参数整定方法，包括：

基于工业过程模型，计算控制系统的总仿真时长；所述工业过程模型用于指示PID控制器的控制对象，所述控制系统基于所述PID控制器和所述工业过程模型构建；

根据所述总仿真时长，确定滤波器系数的取值范围；所述滤波器系数为预设表达式所包含的计算参数；所述预设表达式用于指示PID参数；

从所述取值范围内选取所述滤波器系数的取值，代入所述预设表达式中，计算得出所述PID参数的数值；

基于所述PID参数的数值，对所述控制系统进行仿真，得到动态响应数据；

将所述动态响应数据代入预设的性能指标函数中，计算得到性能评估值；所述性能评估值用于指示所述控制系统的失控概率；

从所述滤波器系数的多个所述取值中，选取目标取值；其中，所述目标取值为满足预设条件的取值；所述预设条件为：基于所述取值对应计算得到的所述性能评估值，小于预设阈值；

将所述目标取值代入所述预设表达式中，计算得出所述PID参数的整定值。

可选的，所述基于工业过程模型，计算控制系统的总仿真时长，包括：

对所述工业过程模型进行仿真，得到所述工业过程模型的阶跃响应的起始值和稳态值；

计算所述起始值和所述稳态值之间的时间差，得到稳态时长；

根据所述稳态时长，计算得出控制系统的仿真总时长。

可选的，所述从所述取值范围内选取所述滤波器系数的取值，代入所述预设表达式中，计算得出所述PID参数的数值，包括：