基于性能评价的内模PID控制器参数调整策略研究

论文摘要

一种好的PID控制器参数调整方法不仅可以减少操作人员的负担,还可使系统处于最佳运行状态,因此如何更好地整定PID控制器的参数一直是PID控制器设计的主要课题。然而对于具有成百上千的自动控制回路的工厂,人们甚至不能监控一些关键的控制系统的回路。本文通过对系统的性能进行评价,以性能评价的指标值作为控制器参数是否需要调整的依据。本文主要做了以下几方面的工作：(1)介绍了性能评价和内模PID控制器参数设计的相关知识。介绍了性能评价指标的求取方法,并在此基础上给出了最小方差系统性能评价指标的计算,介绍了内模控制理论以及内模控制与反馈控制的关系,从而引出内模PID控制及内模PID控制器参数设计。(2)针对内模PID工业应用存在的问题,引入了性能评价,介绍了基于性能评价的内模PID控制器参数调整的方法,并给出了当系统性能不满足要求时,控制器参数如何调整的方法,主要步骤分为模型简化、简化模型参数辨识、控制器参数设计、性能评价几个部分。(3)分析了压缩机产生喘振的原因,根据实际系统提炼了压缩机防喘振控制的模型,通过间接辨识的方法辨识了压缩机防喘振控制模型中的参数,采用内模PID控制的思想调整回流阀PI控制器的参数,同时引入性能评价,在系统性能不满足要求时,重新调整回流阀PI控制器的参数,使压缩机的输入质量流量始终大于喘振流量。通过仿真分析可知,辨识模型的精度令人满意,系统可以在适当的时间进行控制器参数的调整,并且调整后的参数使系统的性能有明显的改进。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 性能评价的发展现状
• 1.3 内模控制的发展现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 性能评价和内模PID控制器设计
• 2.1 性能评价
• 2.1.1 方法及分类
• 2.1.2 最小方差控制性能评价基准
• 2.1.3 单变量系统性能评价
• 2.2 内模PID控制器参数设计
• 2.2.1 内模控制
• 2.2.2 内模PID控制
• 2.2.3 内模PID控制器参数设计
• 2.2.4 改进的内模PID控制器参数设计
• 2.2.5 仿真比较
• 第3章 基于性能评价的内模PID控制器参数调整算法
• 3.1 引言
• 3.2 流程介绍
• 3.3 方法介绍
• 3.3.1 模型简化
• 3.3.2 模型参数辨识
• 3.3.3 控制器参数设计
• 3.3.4 性能评价
• 3.3.5 仿真
• 第4章 压缩机防喘振控制
• 4.1 离心式压缩机性能曲线与工作点
• 4.1.1 离心式压缩机性能曲线
• 4.1.2 离心式压缩机工作点
• 4.2 喘振分析与防喘振控制分析
• 4.2.1 喘振
• 4.2.2 防喘振策略线
• 4.2.3 防喘振策略
• 4.2.4 防喘振控制分析
• 4.3 防喘振控制模型
• 4.4 防喘振控制
• 4.4.1 数据选择和处理
• 4.4.2 模型参数辨识
• 4.4.3 性能评价和控制器参数调整
• 4.4.4 仿真分析
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢