[发明专利]一种智能模型集PID控制器设计方法

摘要

本发明公开了一种智能模型集PID控制器设计方法，属于流程工业生产技术领域。该方法在控制器设计方法的基础上，综合生产控制回路过程对象多时段、多工况的有效模型集，智能选取出适应多种工况的全局优化控制器，解决常规控制器设计方法难以适应工况变化的缺陷；为了使本方法所设计控制器具有较强的鲁棒性，在控制回路中加入鲁棒提升环节；本方法对生产过程回路对象建立多时段、多工况模型，并形成有效模型集，模型集包含了回路多工况对象精准模型，实现在该控制器控制下的回路能够长期稳定运行。

主权项

1.一种智能模型集PID控制器设计方法，在石油化工实际生产过程中，当被控变量目标值改变时，往往要求平缓地过渡到新的目标值，而不需要理想的快速阶跃式跳变过渡，快速过渡容易给生产过程造成大幅度波动，且影响装置设备使用寿命；控制器设计目标为使得控制回路前向通道等价于积分环节也就相当于闭环控制回路等价于一阶惯性环节如此避免设定值变化造成的输出参数大幅波动，达到更有利于生产装置整体平稳运行的目的；其特征在于：R(s)为回路设定值；Y(s)为被控变量输出值；为PID控制器模型传递函数，K为比例参数，TI为积分参数；TD为微分参数，α为微分放大系数，取值为0.05～0.1；GP(s)为过程对象传递函数；s为拉普拉斯算子；为了使本方法所设计控制器具有较强的鲁棒性，在控制回路中加入鲁棒提升环节λ为鲁棒提升系数，鲁棒提升系数的具体值在控制器参数设计阶段计算求得，鲁棒提升系数的取值有利于提升回路的鲁棒性能和平稳过渡动态性能；做等价变换得另一种结构形式；GC(s)为最终控制器，其传递函数为： G C ( s ) = T I s λ s + 1 × G P I D ( s ) = T I T D ( α K + 1 ) s 2 + ( KT I + αT D ) + 1 ( λ s + 1 ) ( αT D s + 1 ) - - - ( 1 ) ]]>控制器设计目标为确定控制器参数K、TI、TD，使得控制回路前向通道GC(s)和GP(s)的输入输出响应等价于一阶惯性环节在设定值R(s)改变后，被控变量实现平稳过度过程；控制器参数及鲁棒提升系数设计采用随机搜索优化方法。