[发明专利]附带控制器输出约束的PI控制回路性能评估方法

摘要

本发明公开了一种附带控制器输出约束的PI控制回路性能评估方法，在控制回路中，引入了控制器输出方差约束，限制被控对象的变化，通过约束控制器的输出方差从而限制被控对象的波动频率与范围，从而保证一方面被控对象不会剧烈的波动，同时回路的输出方差尽可能小，从而降低外在扰动对回路的干扰。本发明通过逐步扩大PI参数的寻优范围，逐步地扩大区域，在限定区域中寻找最小输出方差，这样既能够保证所寻找的PI参数在最小输出方差性能评估中有着良好的应用，同时保证了寻优结果不至于使得控制器输出变化过大，这样可以兼顾两个优化目标，从而为企业高效绿色低能耗生产提供有力的保障。

主权项

1.一种附带控制器输出约束的PI控制回路性能评估方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤1，PI控制器的控制回路搭建完成之后，采集噪声扰动的离散传递函数N(z‑1)，选取矩阵维度m，对噪声扰动的离散传递函数N(z‑1)求取m维度的单位脉冲响应，构建m×1维度的矩阵n，求取m维度的单位阶跃响应，构建m×1维度的矩阵n2；步骤2，对于过程的离散传递函数P(z‑1)，求取m维度的单位阶跃响应Np，并且扩展成维度m×m的矩阵S；步骤3，计算出迭代优化的其他常量H、G、Q、F；步骤4，第一次寻优：根据构建的迭代凸规划寻优模型，计算得到闭环系统回路输出信号y(k)的最小方差min_y_2，以及在达到最小方差情况下回路PI控制器输出信号u(k)的方差max_u_2，作为步骤5中u_expection_limit参数设定的参考依据；步骤5，设定控制器输出的约束u_expection_limit，设置初始迭代方向，并且于逐步地寻优，找到PI控制器输出信号u(k)的方差z2迭代到期望目标u_expection_limit时得闭环系统回路输出信号y(k)的最小方差z1，并且给出控制回路的寻优参数c1，c2，反推得到PI控制器的参数k1，k2；步骤2的具体步骤如下：步骤2‑1，运用MTALAB中自带的求取单位阶跃响应函数dstep求取列向量Np＝dstep(Nnum_p,Nden_p,m)；si(i＝1,2,3...m)是过程的离散传递函数P(z‑1)的单位阶跃响应的每一拍的数值，构成Np的每一列的元素，计算结果形式如下所示：步骤2‑2，利用Np的每一列的元素，扩展成维度m×m的矩阵S，Np与S的关系为：其中，多项式Nnum_p为过程的离散传递函数P(z‑1)的分子系数，多项式Nden_p为过程的离散传递函数P(z‑1)的分母系数；在步骤3中，其中，I是m×m维单位矩阵，H是m×4m维单位矩阵，G是4m×m维单位矩阵，Q是4m×m维单位矩阵，F是m×m维矩阵。