[发明专利]基于偏置继电反馈的空调系统模型辨识方法

摘要

一种基于偏置继电反馈的空调系统模型辨识方法，涉及空调控制技术领域，所解决的是缩短测试时间的技术问题。该方法先在空调系统处于闭环模式正常运行状态时，将空调系统控制回路中的PID控制器切换为带滞环的偏置继电器，使得空调系统转换为非线性的闭环系统，再实施偏置继电器反馈实验，再根据偏置继电器反馈实验过程中产生的极限环特性数据，获取被控对象的临界频率特性；再根据被控对象的临界频率特性，得到被控对象的一阶加纯滞后模型。本发明提供的方法，适用于空调系统模型的辨识。

主权项

一种基于偏置继电反馈的空调系统模型辨识方法，涉及配置有PID控制器的空调系统，该方法的具体步骤如下：1)实施偏置继电器反馈实验，实验方法为：先在空调系统处于闭环模式正常运行状态时，将空调系统控制回路中的PID控制器切换为带滞环的偏置继电器，使得空调系统转换为非线性的闭环系统，并将偏置继电器的初始输出值设置为CO‑μ+μ₀；其中，CO为PID控制器在当前时刻的输出值，μ为偏置继电器的跳变幅值，μ₀为偏置继电器中的偏差值，且|μ₀|＜μ；然后监测被控对象一段时间，并在监测被控对象过程中根据被控对象的e值来设置偏置继电器的输出值；如果e＞val，则在滞后ε时间后将偏置继电器的输出值设置为CO+μ+μ₀；如果e＜‑val，则在滞后ε时间后将偏置继电器的输出值设置为CO‑μ+μ₀；其中，e为被控对象的输入设定值与pv输出值的差值，val为预先设定的误差阈值，val按被控对象的pv输出值的百分比取值，val的典型值是被控对象的pv输出值的1.2％，ε为预先设定的时间常数；2)根据偏置继电器反馈实验过程中产生的极限环特性数据，获取被控对象的临界频率特性；设PID控制器切换为偏置继电器的时刻为0时刻，偏置继电器的输出值从0时刻起，第i‑1次发生跳变的时刻至第i次发生跳变的时刻为t_i时间段；根据偏置继电器的极限环特性，有：t₂＝t₄＝t₆......＝T_u1t₃＝t₅＝t₇......＝T_u2根据偏置继电器反馈特性，得出被控对象在t时刻的pv输出值为：y(t)＝y(0)e^‑(t‑L)/T+(μ₀‑μ)K(1‑e^‑(t‑L)/T)＝(y(0)e^L/T‑μ₀Ke^L/T)e^‑t/T+μ₀K‑μK(1‑e^‑(t‑L)/T)＝y'(0)e^‑t/T+μ₀K‑μK(1‑e^‑(t‑L)/T)其中，y(t)为被控对象在t时刻的pv输出值，y(0)为被控对象在0时刻的pv输出值，K为被控对象的稳态增益，T为时间常量，L为被控对象的纯滞后时间；得出被控对象的临界频率特性为：A_u＝(μ₀+μ)K(1‑e^‑L/T)+εe^‑L/TA_d＝(μ₀‑μ)K(1‑e^‑L/T)‑εe^‑L/T$T_{u1}=T\ln \frac{2\mathrm{\μ}{\mathrm{Ke}}^{L/T}+{\mathrm{\μ}}_{0}K-\mathrm{\μK}+\mathrm{\ϵ}}{\mathrm{\μK}+{\mathrm{\μ}}_{0}K-\mathrm{\ϵ}}$$T_{u2}=T\ln \frac{2\mathrm{\μ}{\mathrm{Ke}}^{L/T}-{\mathrm{\μ}}_{0}K-\mathrm{\μK}+\mathrm{\ϵ}}{\mathrm{\μK}-{\mathrm{\μ}}_{0}K-\mathrm{\ϵ}}$其中，A_u为被控对象的pv输出峰值，A_d为被控对象的pv输出谷值；3)根据被控对象的临界频率特性，得到被控对象的一阶加纯滞后模型为：$\left(s\right)=\frac{K}{\mathrm{Ts}+1}{e}^{-\mathrm{Ls}}$$K=\frac{A_d+A_u}{{2\mathrm{\μ}}_o(e^{L/T}-1)}=\frac{\mathrm{\ϵ}(A_d+A_u)}{{2\mathrm{\μ}}_o(\frac{{\mathrm{\μ}}_0-\mathrm{\μ}}{{2\mathrm{\μ}}_0}{A}_u-\frac{{\mathrm{\μ}}_0+\mathrm{\μ}}{{2\mathrm{\μ}}_0}{A}_d-\mathrm{\ϵ})}$$T=(T_{u1}+T_{u2}){\ln }^{-1}\left[\frac{{(2\mathrm{\μ}\·K\·e^{-L/T}-\mathrm{\μ}\·K+\mathrm{\ϵ})}^2-{({\mathrm{\μ}}_0\·K)}^2}{{(\mathrm{\μ}\·K-\mathrm{\ϵ})}^2-{(\mathrm{\μ}\·K)}^2}\right]$$L=-T\ln \left[\frac{1}{\mathrm{\ϵ}}(\frac{{\mathrm{\μ}}_0-\mathrm{\μ}}{{2\mathrm{\μ}}_0}{A}_u-\frac{{\mathrm{\μ}}_0+\mathrm{\μ}}{{2\mathrm{\μ}}_0}{A}_d)\right].$其中，G(s)为被控对象的一阶加纯滞后传递函数。