[发明专利]对迟缓的自动补偿过程进行调节的方法及实施此方法的调节装置

说明书

本发明涉及一种对迟缓的自动补偿过程进行调节的方法，尤其是一种用于温度调节的方法，以及一种用于实施此方法的调节装置。

一种用于迟缓的自动补偿过程的自适应调节器在DE-OS 39 29 615中已作了记载。该调节器具有使其参数自动与被调节对象的瞬时变化特性适配的能力。为此记录下过程对额定值跃变式调整的响应并采用叠代方法找出一种可以尽可能好地模拟该跃变响应的PTn-模型。当利用PTn模型的一些参数按照最小误差平方的方法计算出的PTn-模型的跃变响应与实际过程间的误差最小时，这些参数被视为是最佳。在过程鉴别结束后，借助求出的过程模型按等效最佳数值设计调节器。在此涉及的是带有比例积分微分类型调节器的闭合调节回路。有待调节的过程具有自动补偿特性，即它们构成调节对象，在此对象中跃变响应进入新的稳定状态。

该方法的缺点是，在已知的自适应调节器投入工作时，在调节器被最佳化之前，必须进行常常耗费大量时间的跃变试验。只有当调节参数在额定值跃变后又过渡接近到新的稳定的终值上时，该试验才结束。由于因标准过于严格一方面鉴别需要很多时间并且另一方面因标准表述范围过宽增大了出现鉴别错误的风险，故必须精心选择稳态的标准。另外，由于快速激发特性是以调节参数的过调为代价的，故采用线性的比例积分微分-调节器实现的调节质量基本上是有限的。

采用已知的鉴别方法不利的是，蠕变的时间常数也起作用，即极贴近拉普拉斯阶的始点并导致过程的类似积分器的特性，从而造成在调整参数跃变后很长时间不会达到稳态。因此，在这种过程特性时借助完全的跃变响应进行已知的鉴别是非常耗费时间的。

本发明的目的在于，提出一种对迟缓的自动补偿过程进行调节的方法，尤其是一种温度调节方法，采用此方法可以克服上述缺点，以及提供一种用于实施此方法的调节装置。

为实现本发明的目的，本说明书引言部分中所述方式的这种新方法具有在权利要求1特征部分中给出的特征。在权利要求2至11中对本发明方法的进一步设计做了说明。带有权利要求12中所述特征的调节装置适用于实施此方法。

本发明的优点在于，可以完全省去在调节器投入工作时耗费时间的跃变试验。在额定值跃变后调节过程的第一阶段中简单的IT1模型已近似于过程，并且可以时间最佳地并且实际无过调地起动第一额定值。此点的作用尤其在利用可调加热装置将温度调节到预定额定值上时是有益的，在此加热装置中调节器克服外部干扰将温度保持恒定并且例如在化工过程中当变更额定值预给定时尽快地调整所需的新温度。自适应调节器不必给定参数和预先了解过程即可以与任意的温度对象适配。在运行时进行调节器的最佳化，而不必对此由操作人员输入。对作为实现稳态的标准的调节参数的变化速度进行分析和审查，该调节参数在调整参数复位后低于预定的极限值。此后借助一更为精确的模型，尤其是没有积分部分的VZ2-模型对过程进行鉴定。因此在第一调节过程后该模型已供使用并可用于调节器设定。利用运行时的IT1模型和第一实现稳态后的VZ2-模型，由极限值定理或通过观察状态空间内的轨迹求出在非线性工作时时间最佳的起动控制的断开时间点。故调节对额定值跃变的响应大大快于线性调节的能力。当调节参数在额定值跃变后以近似的方式又实现稳态时，将借助更为精确的模型对线性调节器进行调节，该调节器为调整在线性工作时的与额定值较小的偏差以及外部的干扰，产生过程的调整参数。故甚至在时间最佳的预调整时仍保持例如采用比例积分-或比例积分微分-调节器的、有关稳定精度的线性调整的优点。

对在进行温度调节时出现的间隔通常用简单的比例积分-或比例积分微分-调节器即可控制。对非线性工作时的加热功率的时间最佳的预调整将促使，甚至在额定值跃变较小时首先以最大油门加热，而不必为此对线性调节器进行锐变设定，以致有可能导致过调。