[发明专利]一种基于综合性能指标的数据驱动控制器校正方法有效
申请号: | 202110332116.5 | 申请日: | 2021-03-29 |
公开(公告)号: | CN113050604B | 公开(公告)日: | 2022-03-04 |
发明(设计)人: | 王志国;陈军军;赵顺毅;栾小丽;刘飞 | 申请(专利权)人: | 江南大学 |
主分类号: | G05B23/02 | 分类号: | G05B23/02 |
代理公司: | 哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司 23211 | 代理人: | 张勇 |
地址: | 214000 江苏*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 综合 性能指标 数据 驱动 控制器 校正 方法 | ||
本发明公开了一种基于综合性能指标的数据驱动控制器校正方法,属于工业过程控制领域。该方法通过融合IAE指标与MV基准构造一种新的综合性能指标,根据该新的综合性能指标选择被控系统的最佳参考模型,解决了现有控制器校正方法在选择参考模型时需要依赖工程人员的经验的问题;而且以被控系统融合IAE指标与MV基准的性能指标为依据选择相应的参考模型,确保了所选择的参考模型为被控系统的最佳参考模型,从而使得校正后的控制器的控制性能更好;同时该方法只需利用一组测量的闭环输入输出数据便可校正控制器参数,不需要对被控对象进行模型辨识,实现更为简单;而且该方法减少了由于延迟环节近似处理产生的误差,因而控制性能相对更好。
技术领域
本发明涉及一种基于综合性能指标的数据驱动控制器校正方法,属于工业过程控制领域。
背景技术
在石油、化工及轻工等工业过程中,运行着众多各种类型的控制回路,其性能优劣直接影响整个控制系统的精度。这些回路的控制参数一般都会在系统投入初期进行仔细地调节。但随着时间推移,构成控制系统的各个环节本身、操作环境以及工作点等可能会发生变化,这就需要对控制性能进行实时监控并在性能不良时对控制器进行校正。近年来,基于数据驱动(Data-driven)的控制器校正和设计方法因无需系统辨识过程而引起广泛关注。
基于数据驱动的控制器校正方法是一种无模型参数方法,即无需对被控系统建立模型,直接利用系统工作数据对控制器参数直接调节。1994年,Hjalmarsson等提出了迭代反馈校正方法(Iterative feedback tuning,IFT),利用多次闭环实验的响应数据并基于梯度迭代实现控制器参数整定(参见Hjalmarsson H,Gunnarsson S,Gevers M.Aconvergent iterative restricted complexity control design scheme[C].Proceedings of the 33rd IEEE Conference on Decision and Control.Piscataway:IEEE,1994:1735-1740.)。随后,Campi等引入虚拟参考信号,通过系统输入端的实际数据与虚拟输入数据,直接辨识得到控制器参数,提出了虚拟参考反馈校正方法(Virtualreference feedback tuning,VRFT)(参见Campi M C,Lecchini A.Savaresi S M.VirtualReference Feedback Tuning–A Direct Method for the Design of FeedbackControllers[J].Automatica,2002,38(8):1337–1346.)。该方法为“一次性”数据驱动方法,避免了IFT因多次实验造成的成本和时间的浪费。2016年,Campestrini等将VRFT拓展到多输入多输出(MIMO)系统中,实现对最优MIMO控制器的无偏估计(参见Campestrini L,Eckhard D,Chía L A,et al.Unbiased MIMO VRFT with application to processcontrol[J].Journal of Process Control,2016,39:35-49.)。随后,该方法被用于控制多变量水箱系统和粒子加速器中的腔体调谐器。针对频繁的负载扰动,Eckhard等通过引入虚拟扰动信号,改善了VRFT对扰动的抑制能力(参见Eckhard D,Campestrini,L,ChristBoeira E.Virtual disturbance feedback tuning[J].IFAC Journal of Systems andControl,2018,3:23-29.)。2019年,Ikezaki等又通过虚拟一个内部模型结构,利用闭环输出数据直接辨识控制器参数,提出虚拟内模调整方法(Virtual internal model tuning,VIMT)(参见Ikezaki T,Kaneko O.A New Approach to Parameter Tuning ofControllers by Using Output Data of Closed Loop system[J].IEEJ Transactionson Electronics,Information and Systems.2019,139(7):780-785.)。该方法只需一组闭环输出数据即可实现,避免了VRFT求解期望传递函数的逆和输入功率谱。
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