态值是排除了随机干扰噪声的合理取值；辨识的测试过程中应避开外部突发的大 干扰（在线整定过程中也同理）。
[0160] 控制现场在线整定控制参数的实施过程如下：
[0161] 第一步，在线进行阶跃响应测试，将测定的启动时间ts作为新时滞值I;
[016引再通过（3)式计算乐和（4)式计算化、Tf，从而整定人1，人2和化、Tf。
[0163] 第二步，重新在线进行阶跃响应测试，W测试进行时间t/I值查表T1取优化响应 值减去实测响应之差值经积分得到稳态值通过（11)式算出K。：
[0164]
(11)
[016引如果K0声0,通过（4)式计算Ti，从而整定Ti ;
[016引如果KO= 0,通过（。）式计算新Ki，通过（4)式计算化、Td，从而整定化、Td。
[0167]
(12)
[0168] 第S步，再次在线进行阶跃响应测试，W测试进行时间t/X值查表T1取优化响应 值减去实测响应之差值经重积分得到稳态值；
[016引如果K0声0,通过（1扣式计算Ki，通过（4)式计算Kp、Ti、Td，从而整定Kp、Ti、Td；
[0170]
(^n)
[017。 如果KO= 0,通过（14)式计算K2,通过（4)式计算Td，从而整定Td，直接结束整 定。
[017引
(14)
[0173] 第四步，再次在线进行阶跃响应测试，W测试进行时间VI值查表T1取优化响应 值减去实测响应之差值经=重积分得到稳态值''
[0174] 通过（巧）式计算K2,通过（4)式计算Td，从而整定Td。
[01 巧]
(15)
[0176] 至此全部控制参数在线整定工作完成。
[0177] 综上所述，本发明提供的基于模范系统的优化控制系统的方法，能便捷地算出控 制系统的控制器参数与滤波器参数，从而实现优化控制，并能长期保障系统按照优化设计 运行。
[0178] W上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，W上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于模范系统的优化控制系统的方法，所述控制系统包括滤波器（Gf)、控制器 (Ge)及被控对象（Gp)，其中，指定所述被控对象（Gp)的数学模型为：式中，S为拉氏算子，K。为积分因子，K1为比例因子，K2为微分因子，τ表示时滞值；指 定所述控制器（Ge)的数学模型为：Ti = K1A0 Td = K2A1式中，Kp、Ti、Td和Tf均为控制器参数，Kp为比例系数、Ti为积分系数、Td为微分系 数、Tf为滤波系数； 指定所述滤波器（Gf)的数学模型为：式中，A1为跟随滤波参数，λ 2为抗扰滤波参数； 所述模范系统包括被控对象（Go)及滤波器（Gfo)，其中，指定所述被控对象（Go)的数 学模型为：式中，α2为模范抗扰参数， 指定所述滤波器（Gfo)的数学模型为：式中，a i为模范跟随参数； 其特征在于，所述优化控制系统的方法包括以下步骤： S1，在模范系统中，根据控制需求选择评价指标，并对该评价指标进行目标优化，得到 一对优化参数； 52, 根据所述优化参数计算所述控制系统的滤波器参数和控制器参数。 53, 制定模范响应模板，并根据所述滤波器参数、控制器参数和模范响应模板辨识所述 被控对象的对象参数。2. 根据权利要求1所述的优化控制系统的方法，其特征在于，所述步骤Sl包括： S11，先对仅有阶跃干扰响应的抗扰评价指标进行优化，得到优化参数%，其中，所述 阶跃干扰响应的表达式为：Go(S)表示模范系统的被控对象； 所述抗扰评价指标的优化目标表达式为：A(^a))表示含Kd(t)的某评价函数，t表示时间； Ycid(t)表示阶跃干扰响应时域函数；表示当Jcid为最小时的a 2值，也称优化抗扰参数； S12，$% =4,后再对仅有阶跃输入响应的跟随评价指标进行优化，得到优化参数 <，其中，所述阶跃输入响应的表达式为：Gfo(S)表示模范系统的滤波器； 所述跟随评价指标的优化目标表达式为：f2(yOT(t))表示含yOT(t)的评价函数； y"(t)表示阶跃输入响应时域函数； <表示表示当Jot为最小时的a灌，也称优化跟随参数；3. 根据权利要求2所述的优化控制系统的方法，其特征在于，所述步骤S2包括，根据得 到的优化跟随参数4和优化抗扰参数，计算所述控制系统的滤波器参数：<表示优化跟随滤波参数，表示优化抗扰滤波参数； 根据所述控制系统的滤波器参数，计算所述控制系统的控制器参数：4.根据权利要求3所述的优化控制系统的方法，其特征在于，所述步骤S3包括： S30,根据上述优化跟随参数< 和优化抗扰参数%，确定模范系统的优化响应：将该响应对应的时域函数作为模范响 应模板，得到控制系统的优化响应：用单位增益做开环测试，辨识时滞值分别表示τ，K。，K1, Κ2, λ λ 2的估计值；如比例环节做闭环测试，辨识对象参数Κ。： ? S33：，加比例和积分环节做闭环测试，测算优化响应与此次实 际响应之差yYO-yJt)， 当K。辛0时，计算该响应差的重积分稳态值S Ay3( 〇〇 )2，并推算出对象参数K1:当K。= O时，计算该响应差的积分函数稳态值S Ay3 ( m )，并推算出对象参数K1:S34：，加比例与积分环节做闭环测试，测算优化响应与此次 实际响应之差yYO-yJt)， 当K。辛O时，计算该响应差的三重积分函数稳态值S Ay4( °° )3后，推算出对象参数K2:当K。= O时，计算该响应差的重积分函数稳态值S Ay4( °° )2后，推算出对象参数K2:5. 根据权利要求4所述的优化控制系统的方法，其特征在于，方法还包括： S4,根据所述控制系统的运行状态，在线整定控制参数。6. 根据权利要求4所述的优化控制系统的方法，其特征在于，假定偏离各参数实际值 Kl^KpK2, τ的对象参数为，所述步骤S4包括： S41，进行阶跃输入测试，通过阶跃响应测定启动时间ts后，计算新时滞值τ = ts，从 而整定滤波器（Gf)和控制器（Ge)中与τ相关的参数； 542, 进行阶跃输入测试，测算优化响应与实测响应差的积分函数， 当将响应差的积分函数的稳态值代入下式，计算出Κ。：根据Κ。计算出Ti，根据计算出的Ti，从而整定控制器（Ge)中参数Ti ; 当必=O时，将响应差的积分函数的稳态值·代入下式，计算出K1:根据K1计算出Kp、Ti、Td ;整定Ge中参数Kp、Ti、Td ; 543, 进行阶跃输入测试，测算优化响应与实测响应差的重积分函数，当时，将响 应差的的重积分函数的稳态值气^代入下式，计算出K1:根据K1计算出Kp、Ti、Td，从而整定控制器（Ge)中参数Kp、Ti、Td ; 当& = 0时，将响应差的重积分函数的稳态值'代入下式，计算出K2:根据K2计算出Td，从而整定控制器中参数Td ;直接结束整定。 S44,进行阶跃输入测试，测算优化响应与实测响应差的三重积分函数，将响应差的三 重积分函数的稳态值·(〇〇)3代入下式，计算出K2根据K2计算出Td，从而整定控制器（Ge)中参数TcL
【专利摘要】本发明公开了一种基于模范系统的优化控制系统方法，经对选定目标寻优获得这类对象的一对优化参数；再以模范系统优化响应函数为模板逐步辨识出具体对象参数，由此便捷地算出实际系统的控制器参数与滤波器参数，从而实现优化控制；并且基于前述模板设计在线控制参数的整定办法，用于维护长期优化控制效果。
【IPC分类】G05B19/418
【公开号】CN105182932
【申请号】CN201510523005
【发明人】邱育东, 张文生
【申请人】中国科学院自动化研究所
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月24日