PID性能评估方法技术

本发明专利技术提出了PID性能评估方法，属于自动化控制领域，包括获取控制回路的生产数据和数据质量码，根据数据质量码对生产数据进行处理得到处理后的生产数据序列，结合预设的过程模型得到更新后的响应时间，进而获取与控制回路对应的性能评价参数，根据性能评价参数确定控制回路的性能等级。通过获取包括控制回路的测量值、设定值、操作值在内的多种数据，并且构建了用于对控制回路内的响应时间进行更新的过程模型，基于获取到的数据对控制回路的性能进行评估，同时能够基于过程模型结合获取到的多种数据对评估标准进行迭代更新，相对于现有技术能够降低因未能及时进行人工维护导致控制性能恶化的可能性，减少控制回路出现安全隐患的概率。

PID performance evaluation method

The invention provides a method for evaluating the performance of PID, and belongs to the automation control field, including access control loop of the production data and data quality code, according to the production data sequence data quality code on the production data processing after processing, combining the process model of default more response time after, and then obtain the performance evaluation parameters and control loop the performance level control loop is determined according to the performance evaluation parameters. Through access to a variety of data including the measurement control loop value and set value, operation value, and proposed for the response time of the control loop in the process of model updating, to evaluate the performance of the data obtained based on control loop, and can process various data model with acquired based on the evaluation standard the iterative update, existing technology can reduce the possibility of control by manual maintenance resulting in performance deterioration failed to timely control loop with respect to reduce probability of security risks.

【技术实现步骤摘要】
PID性能评估方法
本专利技术属于自动化控制领域，特别涉及PID性能评估方法。
技术介绍
据统计90％以上的自动控制回路均采用了PID(proportion-比例、integral-积分、differential-微分)控制策略。随着工业自动化水平的逐步提高，以分布式控制系统(DistributedControlSystem，DCS)为核心的大规模集散控制系统已成为工业生产必备。随着集散控制系统DCS的普及，现代工业中充斥着大量的PID控制回路，这些回路推动者生产的自动运行。这些回路在投运初期一般都具有良好的性能，但如果得不到定期的维护，其性能将随时间的推移而降低。控制回路性能不佳将降低控制回路的有效性，进而可能导致产品产量降低、不合格产品和操作成本增加等问题。但大型过程装置中通常存在大量动态特性经常发生变化的控制回路，及时发现这些性能恶化的回路需要投入大量的人力资源，而工厂中相应的维护工程师却很少，无法达到及时发现，准确维护的理想维护状态，只能任由控制性能的一步步恶化，给装置的安全平稳运行带来安全隐患。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术提供了用于延长设备使用寿命、提高生产过程安全性的PID性能评估方法。为了达到上述技术目的，本专利技术提供了PID性能评估方法，所述评估方法，包括：获取控制回路的生产数据、以及与生产数据对应的数据质量码，根据数据质量码对生产数据进行坏值处理，得到处理后的生产数据序列；根据处理后的生产数据序列，结合预设的过程模型对控制回路的响应时间进行更新，得到更新后的响应时间；结合更新后的响应时间获取与控制回路对应的性能评价参数，根据性能评价参数确定控制回路的性能等级；其中，生产数据包括控制回路的测量值、设定值以及操作值。可选的，所述获取控制回路的生产数据、以及与生产数据对应的数据质量码，根据数据质量码对生产数据进行坏值处理，得到处理后的生产数据序列，包括：获取控制回路的生产数据中的测量值PV、设定值SV以及操作值MV。提取生产数据中的时刻值t，根据时刻值t将生产数据划分成N个数据点，得到由N个数据点构成的生产数据序列PV(t)、SV(t)以及MV(t)；如果数据质量码出现坏值，确定与出现坏值的数据质量码对应的位于生产数据序列内的差错数据，对差错数据进行替换处理，得到处理后的生产数据序列。可选的，所述对差错数据进行替换处理，包括：获取差错数据的前一位数据和后一位数据，确定前一位数据与后一位数据的平均值，将差错数据替换为平均值。可选的，所述根据处理后的生产数据序列，结合预设的过程模型对控制回路的响应时间进行更新，得到更新后的响应时间，包括构建预设的过程模型output＝M·input，其中output代表控制回路的实际输出时间序列，input代表控制回路的输入时间序列，M代表控制回路的过程控制函数，M＝f(k,T,σ)，其中k代表回路增益，T为时间常数，σ表示迟滞；建立目标优化函数对目标优化函数求解，获取令目标优化函数取得最小值的k、T、σ，其中，代表控制回路的理想输入时间序列，y代表控制回路的实际输出时间序列；基于求解后的T、σ，得到更新后的响应时间。可选的，所述性能评价参数，包括动态性能评价参数和静态性能评价参数。可选的，所述结合更新后的响应时间获取与控制回路对应的性能评价参数，根据性能评价参数确定控制回路的性能等级，包括：根据更新后的响应时间，获取包括控制回路的上升时间tr、调节时间ts以及超调量σ％在内的动态性能评价参数；将动态性能评价参数与预设动态性能参数阈值进行对比，根据对比结果，判定控制回路在动态性能方面的性能等级；可选的，所述结合更新后的响应时间获取与控制回路对应的性能评价参数，根据性能评价参数确定控制回路的性能等级，包括：根据更新后的响应时间，对处理后的生产数据序列进行频率分割，对分割后的生产数据序列进行滤波分解，获取分解后的低频段生产数据序列以及高频段生产数据序列；确定低频段生产数据序列和高频段生产数据序列在各频段的方差值，基于方差值获取高频段生产数据与包含低频段生产数据、高频段生产数据的总体数据的能量比值；将能量比值与预设稳态性能参数阈值进行对比，根据对比结果，判定控制回路在稳态性能方面的性能等级。可选的，所述评估方法，还包括：获取经验响应时间。可选的，所述评估方法，还包括：根据处理后的生产数据序列对经验响应时间进行验证；如果验证结果表明经验响应时间产生的误差低于预设阈值，则根据经验响应时间扩区与控制回路对应的性能评价参数，根据性能评价参数确定控制回路的性能等级。可选的，所述评估方法，还包括：在首次运行PID性能评估方法时，在得到处理后的生产数据序列后，结合初始设定的响应时间，获取与控制回路对应的性能评价参数，根据性能评价参数确定控制回路的性能等级；基于性能评价参数对控制回路进行调节，结合预设的过程模型对控制回路的响应时间进行更新，得到更新后的响应时间。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：通过获取包括控制回路的测量值、设定值、操作值在内的多种数据，并且构建了用于对控制回路内的响应时间进行更新的过程模型，基于获取到的数据对控制回路的性能进行评估，同时能够基于过程模型结合获取到的多种数据对评估标准进行迭代更新，令控制回路的性能维持在合理的标准，相对于现有技术能够降低因未能及时进行人工维护导致控制性能恶化的可能性，减少控制回路出现安全隐患的概率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的PID性能评估方法的流程示意图；图2是本专利技术提供的动态性能指标示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更为清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一本专利技术提供了PID性能评估方法，该方法用于工业自动化过程中DCS内部动态调整，主要在包括温度、液位、流量在内的控制回路内预设相应时间模型。在调整过程中引入了包含控制回路测量值、设定值、操作值在内的生产数据，并且构建了过程模型，用于根据生产数据对DCS的响应时间进行更新，从而根据更新后的响应时间对过程进行控制，以便达到维持较佳工作状态的目的。如图1所示，该PID性能评估方法，具体包括：101、获取控制回路的生产数据、以及与生产数据对应的数据质量码，根据数据质量码对生产数据进行坏值处理，得到处理后的生产数据序列；102、根据处理后的生产数据序列，结合预设的过程模型对控制回路的响应时间进行更新，得到更新后的响应时间；103、结合更新后的响应时间获取与控制回路对应的性能评价参数，根据性能评价参数确定控制回路的性能等级；其中，生产数据包括控制回路的测量值、设定值以及操作值。在本实施例中，首先获取控制回路的生产数据，根据与生产数据对应的数据质量码对生产数据中的某些值进行替换处理，本文档来自技高网...

【技术保护点】
PID性能评估方法，其特征在于，所述评估方法，包括：获取控制回路的生产数据、以及与生产数据对应的数据质量码，根据数据质量码对生产数据进行坏值处理，得到处理后的生产数据序列；根据处理后的生产数据序列，结合预设的过程模型对控制回路的响应时间进行更新，得到更新后的响应时间；结合更新后的响应时间获取与控制回路对应的性能评价参数，根据性能评价参数确定控制回路的性能等级；其中，生产数据包括控制回路的测量值、设定值以及操作值。

【技术特征摘要】
1.PID性能评估方法，其特征在于，所述评估方法，包括：获取控制回路的生产数据、以及与生产数据对应的数据质量码，根据数据质量码对生产数据进行坏值处理，得到处理后的生产数据序列；根据处理后的生产数据序列，结合预设的过程模型对控制回路的响应时间进行更新，得到更新后的响应时间；结合更新后的响应时间获取与控制回路对应的性能评价参数，根据性能评价参数确定控制回路的性能等级；其中，生产数据包括控制回路的测量值、设定值以及操作值。2.根据权利要求1所述的PID性能评估方法，其特征在于，所述获取控制回路的生产数据、以及与生产数据对应的数据质量码，根据数据质量码对生产数据进行坏值处理，得到处理后的生产数据序列，包括：获取控制回路的生产数据中的测量值PV、设定值SV以及操作值MV，提取生产数据中的时刻值t，根据时刻值t将生产数据划分成N个数据点，得到由N个数据点构成的生产数据序列PV(t)、SV(t)以及MV(t)；如果数据质量码出现坏值，确定与出现坏值的数据质量码对应的位于生产数据序列内的差错数据，对差错数据进行替换处理，得到处理后的生产数据序列。3.根据权利要求2所述的PID性能评估方法，其特征在于，所述对差错数据进行替换处理，包括：获取差错数据的前一位数据和后一位数据，确定前一位数据与后一位数据的平均值，将差错数据替换为平均值。4.根据权利要求1所述的PID性能评估方法，其特征在于，所述根据处理后的生产数据序列，结合预设的过程模型对控制回路的响应时间进行更新，得到更新后的响应时间，包括构建预设的过程模型output＝M·input，其中output代表控制回路的实际输出时间序列，input代表控制回路的输入时间序列，M代表控制回路的过程控制函数，M＝f(k,T,σ)，其中k代表回路增益，T为时间常数，σ表示迟滞；建立目标优化函数对目标优化函数求解，获取令目标优化函数取得最小值的k、T、σ，其中，代表控制回路的理想输入时间序列，y代表控制回路的实际输出时间序列；基于求解后的T、σ，得到更新后的响应时间。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丁丁，李海强，张艳辉，
申请(专利权)人：浙江中控软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33