继电反馈PID控制器参数自整定及其应用

发布时间：2017-10-14 20:25

  本文关键词：继电反馈PID控制器参数自整定及其应用

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【摘要】：PID是工业控制中应用最广的一种控制方法,历经数十年,仍然在各个领域发挥重要作用,它具有结构简单,鲁棒性好,可靠性高,算法简便等特点。随着人工智能的发展,PID与一些先进控制算法相结合,打破了传统PID的局限性,使其在控制领域有了更大的突破。PID控制器有三个重要参数:比例带、积分时间、微分时间,各参数值的相互组合,成就了PID控制器的强大功能,然而在工业过程中PID控制器设计及参数值的整定却一直是一个困扰着设计者的难题。所以,对PID控制器设计方法的研究仍具有重要的意义。由Astrom和Hagglund提出的继电自整定法成功的应用在工业中超过25年,它将继电反馈的闭环可控特性与PID控制器自整定方法相结合,是一种简单且鲁棒性好的自整定方法。本文针对带有纯滞后被控对象的串级控制系统提出了一种基于模型参数的继电反馈PID控制器参数自整定方法,设计基于两种模型结构提出:FOPDT(一阶惯性时滞系统)和SOPDT(二阶惯性时滞系统),对于一些高阶系统降阶后也同样适用。设计中根据不同的参数模型之间的差异性将被控对象分为两组,相比于ATV试验结合Z-N方法更具有针对性,并通过继电反馈试验得到PID参数整定的中间变量:临界周期和临界增益。串级回路的整定方法采用两步整定法,主副回路分别结合继电反馈试验求取临界参数,利用BP神经网络和继电反馈方法实现对主回路“被控对象”的降阶处理,参照被控对象的分组方式选择合适的控制方法。仿真结果表明,在串级控制中基于模型的继电反馈方法对比ATV-ZN法具有较好的控制效果。随着火电锅炉机组的升级,对过热汽温参数的控制品质要求也越来越高,它直接影响到电厂的安全经济运行。由于减温水扰动下的过热汽温反应较慢,常采用串级控制方式,而等价的被控对象具有大时间常数和高度非线性等特点,这就对串级控制方法有了更严格的要求。针对于传统的整定方法,本文提出的基于模型继电自整定方法的仿真效果更优,鲁棒性能更好,同样也能够适应模型参数的随时变化。
【关键词】：继电反馈 PID整定 过热汽温 串级控制 纯滞后
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 课题国内外研究现状9-14
• 1.2.1 PID参数整定方法研究现状9-12
• 1.2.2 继电反馈整定法研究现状12-13
• 1.2.3 过热汽温控制系统研究现状13-14
• 1.3 主要研究内容14-15
• 第2章 继电特性分析15-22
• 2.1 继电反馈试验原理15-16
• 2.2 理想继电反馈16-17
• 2.3 饱和继电反馈17-19
• 2.4 改进的临界增益K_μ19-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第3章 基于继电反馈的单回路PID控制器参数整定22-37
• 3.1 引言22
• 3.2 基于模型参数的PID控制器设计方法22-25
• 3.2.1 第一组被控对象控制器设计22-24
• 3.2.2 第二组被控对象控制器设计24-25
• 3.3 模型参数辨识25-28
• 3.3.1 辨识参数k_p25-26
• 3.3.2 辨识参数 θ、ζ、τ26-28
• 3.4 仿真实验28-36
• 3.4.1 低阶系统的仿真实例28-32
• 3.4.2 高阶系统的仿真实例32-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 基于继电反馈的串级系统PID控制器参数整定37-43
• 4.1 引言37-38
• 4.1.1 串级控制系统简介37-38
• 4.1.2 PID串级控制系统发展38
• 4.2 串级系统的PID参数整定38-40
• 4.2.1 继电反馈法38-40
• 4.2.2 基于模型参数的继电整定法40
• 4.3 仿真实验40-42
• 4.4 本章结论42-43
• 第5章 继电整定在过热汽温中的应用43-48
• 5.1 引言43-44
• 5.2 过热汽温的PID串级控制系统44-45
• 5.3 继电整定法在过热汽温中的应用45-47
• 5.4 本章小结47-48
• 结论48-49
• 参考文献49-53
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果53-56
• 致谢56

【参考文献】

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本文编号：1033029