一种自适应串级PID控制方法
专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201010273317.4
申 请 日：20100906
申 请 人：重庆大学
申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
公 开 日：20130605
公 开 号：CN101950156B
代 理 人：张先芸
代理机构：重庆博凯知识产权代理有限公司 50212
摘 要：本发明提供了一种自适应串级PID控制方法，在常规串级PID控制的基础上，本发明通过在串级PID控制系统中引入自适应模块，根据控制系统的历史信息，通过在线模糊辨识方法和递推最小二乘算法直接产生串级PID控制中主控制器的控制参数，提高了串级PID控制系统的鲁棒性和自适应能力；本发明在主控制器的控制参数在线辨识过程中，通过串级PID控制系统主回路的输出来反映副控制器对系统控制性能的影响，只需要对系统中主控制器的控制参数进行在线调整就能够获得良好的控制效果。
主 权 项：一种自适应串级PID控制方法，由主控制器GC1和副控制器GC2形成串级控制系统；由控制对象的导前区GP2和副控制器GC2构成该串级控制系统的副回路，由控制对象的惰性区GP1、主控制器GC1和副回路构成该串级控制系统的主回路；主回路的输入和输出分别为控制对象的期望输出值RP和控制对象的惰性区GP1的输出值Y；副回路的输入和输出分别为主控制器GC1的输出值U和控制对象的导前区GP2的输出值Y′；其中，所述主控制器GC1为PID控制器，其反馈信号为控制对象的惰性区GP1的输出值Y；所述副控制器GC2为P控制器或PI控制器，其反馈信号为控制对象的导前区GP2的输出值Y′；其特征在于，该自适应串级PID控制系统还包括自适应模块GAD，该自适应模块GAD根据主回路的输出值Y和主控制器GC1输出值U在线辨识主控制器GC1的控制参数向量SPID；具体控制过程包括如下步骤：①设置主控制器GC1和副控制器GC2的初始控制参数，构造主控制器GC1的控制参数向量SPID的初始值：SPID＝[S0，S1，S2]T；其中，S0＝KP(1+Δ/TI+TD/Δ)，S1＝?KP(1+2TD/Δ)，S2＝KPTD/Δ；T为转置符号；KP、TI和TD分别为主控制器GC1的比例增益、积分时间常数和微分时间常数；Δ为采样周期；②对控制对象的期望输出值进行滞后和储存处理，获得当前采样时刻的期望输出向量R(K)：R(K)＝[RP(K)，RP(K?1)，RP(K?2)]T；其中，K表示当前采样时刻；RP(K)、RP(K?1)和RP(K?2)分别为当前采样时刻、前一采样时刻和前两个采样时刻控制对象的的期望输出值；③对主回路的输出值进行滞后和储存处理，获得当前采样时刻控制系统的实际输出向量X(K)：X(K)＝[Y(K)，Y(K?1)，Y(K?2)]T；其中，Y(K)、Y(K?1)和Y(K?2)分别为当前采样时刻、前一采样时刻和前两个采样时刻的主回路的输出值；④根据PID控制方法确定主控制器GC1的在当前采样时刻的输出值U(K)：U(K)＝U(K?1)+SPID[R(K)?X(K)]T；其中，U(K?1)为前一采样时刻主控制器GC1的输出值；⑤对主控制器GC1的输出值进行滞后和储存处理，产生主控制器GC1在前D个采样时刻输出值U(K?D)；构造控制系统的历史数据样本集Ω：Ω＝{XT(K?I)，U(K?I?D)}；其中D为预定的滞后步数；I＝1，2，…，N；N为预定的样本集Ω中的样本数目；X(K?I)为在前I个采样时刻控制系统的实际输出向量；U(K?I?D)为在前I+D个采样时刻主控制器GC1的输出值；⑥利用自适应模块GAD，根据制系统的历史数据样本集Ω和当前采样时刻控制系统的实际输出向量X(K)，通过模糊规则模型在线刷新主控制器GC1的控制参数向量SPID；所述模糊规则模型包含C条模糊规则，其中的第J条模糊规则为：
关 键 词：
法律状态：公开
IPC专利分类号：G05B13/04