一種自適應(yīng)pid控制方法、控制芯片及控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域，特別涉及一種自適應(yīng)PID控制方法、控制芯片及 控制器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在化工、冶金等工業(yè)過(guò)程中，環(huán)境的變化、工藝設(shè)備的磨損都能夠使得工藝參數(shù)發(fā) 生較大幅度的變化，相比于傳統(tǒng)經(jīng)典的PID控制方法，自適應(yīng)PID控制方法能夠認(rèn)識(shí)環(huán)境條 件變化并按照某種最優(yōu)性能自動(dòng)整定控制參數(shù)，因而得到工程應(yīng)用的重視，在諸如溫度、流 量、液位、壓力等變量控制中得到大量使用。
[0003] 將被控對(duì)象在局部用一個(gè)二階系統(tǒng)近似線性描述，得到如圖1所示的自適應(yīng) PID控制系統(tǒng)的原理框圖。其中w(k)代表被控對(duì)象的期望輸出值；y(k)代表被控對(duì) 象的實(shí)際輸出值；e(k)代表自適應(yīng)PID控制器的輸入值；u (k)代表自適應(yīng)PID控制器 的輸出值；G (廠〇 /H (廠〇代表自適應(yīng)PID控制器的模型，式中G (廠〇 = gQ+glZ4+g2Z'
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種自適應(yīng)PID控制方法，包括步驟 A. 求得 Tk1); 其特征在于，還包括步驟 B. 由 T (z-1)、y (k)、y (k-d)和 u (k-d)，根據(jù) T (z-1) y (k) = B (z-1) G (z-1) y (k-d) +B (z-1) !1(廠1)11(1^-(1)求得8(廠1)6(廠1)和8(廠 1)!1(廠1); (：.由8(2_1)6(2_1)、8( 2_1)!1(2_1)、奴1〇和7(1〇，根據(jù)8( 2_1)!1(2_1)11(1〇=8(2_ 1)6(2_1) w(k)-B(z4)G(z4)y(k)確定自適應(yīng)PID控制器的輸出值u(k); 其中自適應(yīng)PID控制器的模型為G(z<)/H(z4)，G(z4) = gd+gf+g；^2， //(z-4 = (1-z-1Xl+ V-1 +…+1\-^4+1);被控對(duì)象的模型為 z _dB (z-1)/A (z-1)，A (z-1)= l+a^+af2, B(z<) =V^b1ZiT(ZH)表示受控自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)的閉環(huán)特征多項(xiàng)式， y(k-d)表示被控對(duì)象的歷史輸出值，y(k)表示被控對(duì)象的實(shí)際輸出值，u(k-d)表示自適應(yīng) PID控制器的歷史輸出值，u(k)代表自適應(yīng)PID控制器的輸出值，w(k)表示被控對(duì)象的期 望輸出值。
2. 如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)PID控制方法，其特征在于，步驟A中首先根據(jù)系統(tǒng)要求 設(shè)定阻尼比ξ、自然頻率ωη和控制周期T tl,然后根據(jù)?丨=-2exp[-)， t2= exp [-2 ξ ω nTQ]求得 1^和 12，從而根據(jù) T (z-1) = l+i^z-1+!^-2求得 T (z ―1) 〇
3. 如權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)PID控制方法，其特征在于，步驟B中采用遞推最小 二乘法求解 B (zl G (zl 和 B (zl H (Z-1)。
4. 一種自適應(yīng)PID控制芯片，其特征在于，所述自適應(yīng)PID控制芯片中寫入如權(quán)利要求 1-3任一項(xiàng)所述的自適應(yīng)PID控制方法。
5. -種自適應(yīng)PID控制器，其特征在于，所述自適應(yīng)PID控制器包含如權(quán)利要求4所述 的自適應(yīng)PID控制芯片。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種自適應(yīng)PID控制方法、控制芯片及控制器，其中自適應(yīng)PID控制方法包括步驟A.求得T(z-1)；還包括步驟B.由T(z-1)、y(k)、y(k-d)和u(k-d)，根據(jù)T(z-1)y(k)＝B(z-1)G(z-1)y(k-d)+B(z-1)H(z-1)u(k-d)求得B(z-1)G(z-1)和B(z-1)H(z-1)；C.由B(z-1)G(z-1)、B(z-1)H(z-1)、w(k)和y(k)，根據(jù)B(z-1)H(z-1)u(k)＝B(z-1)G(z-1)w(k)-B(z-1)G(z-1)y(k)確定自適應(yīng)PID控制器的輸出值u(k)。本發(fā)明避免求解丟番圖方程，只需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和參數(shù)辨識(shí)，從而降低了自適應(yīng)PID控制器的計(jì)算量，提高了工作效率，減少了硬件成本，且能夠適用于丟番圖方程無(wú)解的情況，因此適用范圍廣，可靠性高。
【IPC分類】G05B13-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104730929
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510174827
【發(fā)明人】楊鴻波, 周梅, 黃應(yīng)龍, 梁軍, 魏吉敏
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年4月14日