1.一种变风量通风柜面风速的pid自整定方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤s1、获取变风量通风柜的面风速值和升降门的门高值:通过风速传感器获取面风速值,通过位置传感器获取门高值;
步骤s2、建立模拟用的动作模式、理想控制效果的数学评估模型和粒子运动模型,在此基础上在粒子范围内寻优,得到寻优结果:
所述动作模式为要求包括面风速值稳定,门高响应速度快的动作模式;
所述理想控制效果的数学评估模型中,理想控制效果要求为对响应时间、稳定时间及控制超调量作为适应度参数的控制效果要求;
所述粒子运动模型为,基于包括面风速值初始速度、面风速值速度变更、门高初始位置、门高位置变更的特性的粒子建立的,对应于响应时间、稳定时间及控制超调量三个pid参数维度的粒子运动模型;
所述在粒子范围内寻优为对面风速值及门高值寻优;
步骤s3、将寻优结果应用于pid参数中,供上电使用。
2.根据权利要求1所述的一种变风量通风柜面风速的pid自整定方法,其特征在于,所述步骤s2中,所述动作模式具体为:
所述面风速值稳定的要求为:在升降门最大门高值的25%、50%、100%工作高度下,面风速值稳定于0.5m/s;
所述门高响应速度快的要求为:升降门处于关闭状态30s后,以0.5m/s的速度上拉升降门至50cm的工作高度,面风速值达到0.45m/s的时间,即响应时间,响应时间不大于3s;
所述动作模式具体为:使用可在相对低门高位置稳定的pid参数组,使升降门关闭30s,待面风速值稳定于0.5m/s,以0.5m/s的速度上拉升降门至相对高门高的工作高度位置30s,再关闭升降门30s,循环往复。
3.根据权利要求1所述的一种变风量通风柜面风速的pid自整定方法,其特征在于,所述步骤s2中,所述理想控制效果的数学评估模型具体为:
数学评估模型如式(1)所示:
c=ts+0.5tw+60(κ+0.04)(1)
其中,ts为响应时间,tw为稳定时间,κ为控制超调量;
为获得理想控制效果,所述数学评估模型的要求为:响应时间(ts)、稳定时间(tw)小,其中,控制超调量(κ)小于10%目标风量可使稳定时间(tw)最小。
4.根据权利要求1所述的一种变风量通风柜面风速的pid自整定方法,其特征在于,所述步骤s2中,所述粒子运动模型为pso粒子运动模型,具体为:
一个三维区域内随机分布种群规模为np的粒子群,这些粒子具备初始位置、初始速度、位置变更、速度变更的特性;
迭代后粒子速度变更特性的体现如式(2)所示:
υi=ωυi-1+random(0.5,1)c0(pbest-x)+random(0.5,1)c1(gbest-x)(2)
式(2)中,υi为变更后目标速度;ω为惯性系数;υi-1为上一代该粒子速度;pbest为个体历史最优解;gbest为全局历史最优解;c0,c1分别为个体自信度和社群信任度;random赋予粒子生物自由度;x为当前粒子位置;
迭代后粒子位置变更特性体现如式(3)所示:
xi=xi-1+υi(3)
式(3)中xi为目标位置;xi-1为未变更粒子位置。
5.根据权利要求4所述的一种变风量通风柜面风速的pid自整定方法,其特征在于,所述步骤s2中,所述在粒子范围内寻优为pso寻优,具体包括如下步骤:
步骤s21、初始化三维一定规模的粒子群,设置pso算法中种群活动范围、种群数量、个体速度边界;随机生成初始种群位置、个体速度:
步骤s22、每个粒子执行一次符合所述动作模式的模拟动作,并记录响应时间、稳定时间、控制超调量,通过所述理想控制效果的数学评估模型得出适应度;
步骤s23、重复步骤s22至遍历第一代粒子,记录全局最优值、个体最优值;
步骤s24、通过粒子飞行规则重复步骤s22、步骤s23计算下一代粒子,基于粒子运动模型对粒子位置、速度进行更新,记录更新后的全局最优值、个体最优值;
步骤s25、重复步骤s24至迭代结束,得出全局最优解。
6.根据权利要求1所述的一种变风量通风柜面风速的pid自整定方法,其特征在于,所述步骤s1具体包括如下步骤:
步骤s11、在通风柜外形上安装风速传感器、位置传感器、升降门系统和可控角度的电动风阀,其中,风速传感器及可控角度的电动风阀用于采集包括面风速值的测量信息序列,升降门系统及位置传感器用于采集门高值的测量信息序列;
步骤s12、通过stm32单片机分别向风速传感器、位置传感器发送测量命令并接收返回的包括面风速值及门高值的测量信息序列;
步骤s13、将采集的测量信息序列,计算转换成统一度量值,存储到寄存器中备用。
7.根据权利要求6所述的一种变风量通风柜面风速的pid自整定方法,其特征在于,所述步骤s13具体包括如下步骤:
步骤s131、将寄存器中存储的数值,传导至判断器;
步骤s132、通过判断器判断步骤s131所传导的数值的信息序列类别,如果该信息序列类别是位移或者风速的测量结果,则返回该数据信息序列至寄存器,并对其数值进行提取后传导至转换器,进行度量衡转换;
步骤s133、将步骤s132所提取的数据位通过进制转换、单位缩放计算出单位为m/s的风速值和单位为cm的门高值,并将转换结果返回至寄存器。
8.根据权利要求1所述的一种变风量通风柜面风速的pid自整定方法,其特征在于,步骤s3具体为:将步骤s2的寻优结果导至pid参数中,并保存供再次上电直接使用。