本发明专利技术属于控制器技术领域，公开了一种PICS补偿器与PID控制器设计方法及装置，包括：根据PICS补偿器、PID控制器与衰减震荡对象的动力学特性，确定基于VRFT的参考模型；基于VRFT方法的目标函数和所述参考模型，得到可求解目标PICS补偿器与PID控制器的优化问题表达方程，优化问题表达方程含有三个可调节参数；对衰减震荡对象进行测试，获得测试的输入输出数据；将输入输出数据代入所述优化问题表达方程并通过改变所述可调节参数求解所述优化问题表达方程，得到最优的可调节参数数组；通过最优的可调节参数数组，计算得到PICS补偿器与PID控制器参数。实现无需衰减震荡对象的模型辨识，仅通过数据获取、求解计算即可设计出设定值追踪效果稳定PICS补偿器与PID控制器。定值追踪效果稳定PICS补偿器与PID控制器。定值追踪效果稳定PICS补偿器与PID控制器。
【技术实现步骤摘要】
PICS补偿器与PID控制器设计方法及装置
[0001]本申请涉及控制器
，尤其涉及一种PICS补偿器与PID控制器设计方法及装置。
技术介绍
[0002]衰减震荡对象是过程控制的重要对象，大量电路系统存在固有的衰减震荡响应。然而，衰减震荡这一特性大大增加了衰减震荡对象的控制难度。因此，对衰减震荡对象进行动力学特性研究，有针对性地消除衰减震荡特性并设计出控制性能优异的控制器具有重大研究价值，可以应用于具有衰减震荡特性的电路系统的电流、电压的控制，以及具有所述述特性的化工过程的温度、压力、流量、液位等被控目标的控制。
[0003]近年来，针对衰减震荡对象，一些专家提出模型驱动的方法，根据衰减震荡对象传递函数的具体参数，利用内模控制或直接合成等方法设计所述对象的PID控制器。另一些专家则针对所述对象的衰减震荡特性，提出通过补偿器消除这一特性，在此基础上运用通用的PID控制器设计方法。另一方面，VRFT等数据驱动的方法也被广泛研究，但仍未被拓展推广到所述衰减震荡对象。
[0004]在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：现有模型驱动技术要求对衰减震荡对象进行模型辨识，并且直接的PID控制器设计通常无法消除所述对象的衰减震荡特性，致使控制效果不理想。而模型驱动的补偿器及控制器设计依赖高精度的模型辨识，不精确的模型将严重损害控制性能。另一方面，现有的VRFT等数据驱动的方法没有针对衰减震荡对象的设计出控制效果良好的控制器。
技术实现思路
[0005]本申请实施例的目的是提供一种PICS补偿器与PID控制器设计方法及装置，以解决相关技术中存在的衰减震荡对象精确建模难以及控制器控制效果不佳等技术问题。
[0006]根据本申请实施例的第一方面，提供一种PICS补偿器与PID控制器设计方法，包括：根据PICS补偿器、PID控制器与衰减震荡对象的动力学特性，确定基于VRFT的参考模型；基于VRFT方法的目标函数和所述参考模型，得到可求解目标PICS补偿器与PID控制器的优化问题表达方程，所述优化问题表达方程含有三个可调节参数；对所述衰减震荡对象进行测试，获得测试的输入输出数据；将所述测试的输入输出数据代入所述优化问题表达方程并通过改变所述可调节参数求解所述优化问题表达方程，得到最优的可调节参数数组；通过所述最优的可调节参数数组，计算得到PICS补偿器与PID控制器参数。
[0007]可选的，根据PICS补偿器、PID控制器与衰减震荡对象的动力学特性，设计得到基于VRFT的参考模型，包括：
根据PICS补偿器与PID控制器与衰减震荡对象的动力学特性，确定理想控制回路传递函数；基于VRFT中参考模型与简化理想回路传递函数的架构关系，得到基于VRFT的参考模型。
[0008]所述简化理想回路传递函数为：所述基于VRFT的参考模型为：可选的，所述可求解目标PICS补偿器与PID控制器的优化问题表达方程如下：式中，为目标函数值，为整个目标函数中的三个可调节参数，分别是理想回路传递函数的时滞、理想补偿器的增益和理想补偿器的时滞，为目标设计PID控制参数，，为所述衰减震荡对象的频域输入，为理想PICS补偿器与PID控制器控制下衰减震荡对象的频域输入；式中，为对应所述衰减震荡对象输入的频域输出，为理想控制补偿器，为理想补偿器的增益而为理想补偿器的时滞。
[0009]可选的，对所述衰减震荡对象进行测试，获得测试的输入输出数据，包括：如果对衰减震荡对象进行闭环测试，给予整个控制系统单元脉冲激励信号，获得闭环测试中衰减震荡对象的输入输出数据；如果对衰减震荡对象进行开环测试，给予衰减震荡对象单元脉冲激励信号，获得开环测试中衰减震荡对象的输入输出数据。
[0010]可选的，将所述测试的输入输出数据代入所述优化问题表达方程并通过改变所述可调节参数求解所述优化问题表达方程，得到最优的可调节参数数组，包括：给定各可调节参数的范围，将所述测试的输入输出数据代入所述优化问题表达方程，求得每组可调节参数下对应的最优及其目标函数值；通过比较目标函数值得到最优的可调节参数数组，在该最优的可调节参数数组对应的即为最优的PICS补偿器，最优的即为最优的PID控制器参数。
[0011]根据本申请实施例的第二方面，提供一种PICS补偿器与PID控制器设计装置，包括：设计模块，用于根据PICS补偿器、PID控制器与衰减震荡对象的动力学特性，确定
基于VRFT的参考模型；问题表达模块，用于基于VRFT方法的目标函数和所述参考模型，得到可求解目标PICS补偿器与PID控制器的优化问题表达方程，所述优化问题表达方程含有三个可调节参数；数据获取模块，用于对所述衰减震荡对象进行测试，获得测试的输入输出数据；求解模块，用于将所述测试的输入输出数据代入所述优化问题表达方程并通过改变所述可调节参数求解所述优化问题表达方程，得到最优的可调节参数数组；计算模块，用于通过所述最优的可调节参数数组，计算得到PICS补偿器与PID控制器参数。
[0012]根据本申请实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的方法。
[0013]根据本申请实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。
[0014]本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：由上述实施例可知，本申请通过对PICS补偿器与PID控制器与衰减震荡对象的动力学特性研究，确定基于VRFT的衰减震荡对象的参考模型，将VRFT方法拓展延伸至衰减震荡对象的PICS补偿器与PID控制器设计，既通过VRFT方法避免了衰减震荡对象的模型辨识，又引入PICS补偿器提高控制性能；基于VRFT方法的目标函数和所述参考模型，得到含有三个可调节参数的优化问题表达方程，据此得到PICS补偿器与PID控制器的设计方法；本方法支持所述衰减震荡对象的开环与闭环测试，并分别给出获得开环/闭环测试输入输出数据的方法；将所述测试的输入输出数据代入所述优化问题表达方程并求解出最优可调节参数数组，据此计算出理想PICS补偿器与PID控制器参数，达到了无需衰减震荡对象模型辨识完成理想PICS补偿器与PID控制器设计的技术效果。
[0015]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0016]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0017]图1是根据一示例性实施例示出的一种PICS补偿器与PID控制器设计方法的流程图。
[0018]图2是根据一示例性实施例示出的S11的流程图。
[0019]图3是根据一示例性实施例示出的S13的流程图。
[0020]图4是根据一示例性实施例示出的S141的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种PICS补偿器与PID控制器设计方法，其特征在于，包括：根据PICS补偿器、PID控制器与衰减震荡对象的动力学特性，确定基于VRFT的参考模型；基于VRFT方法的目标函数和所述参考模型，得到可求解目标PICS补偿器与PID控制器的优化问题表达方程，所述优化问题表达方程含有三个可调节参数；对所述衰减震荡对象进行测试，获得测试的输入输出数据；将所述测试的输入输出数据代入所述优化问题表达方程并通过改变所述可调节参数求解所述优化问题表达方程，得到最优的可调节参数数组；通过所述最优的可调节参数数组，计算得到PICS补偿器与PID控制器参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据PICS补偿器、PID控制器与衰减震荡对象的动力学特性，确定基于VRFT的参考模型，包括：根据PICS补偿器、PID控制器与衰减震荡对象的动力学特性，分析理想控制回路传递函数；基于VRFT中参考模型与简化理想回路传递函数的架构关系，确定基于VRFT的参考模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述理想控制回路传递函数为：式中，为该理想回路传递函数的时滞，亦为整个VRFT模型中的一个可调节参数；所述基于VRFT的参考模型为：。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述可求解目标PICS补偿器与PID控制器的优化问题表达方程如下：式中，为目标函数值，为整个目标函数中的三个可调节参数，分别是理想回路传递函数的时滞、理想补偿器的增益和理想补偿器的时滞，为目标设计PID控制参数，，为所述衰减震荡对象的频域输入，为理想PICS补偿器与PID控制器控制下衰减震荡对象的频域输入；式中，为对应所述衰减震荡对象输入的频域输出，为理想控制补偿器，为理想补偿器的增益而为理想补偿器的时滞。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述衰减震荡对象进行测试，获得测试的输入输出数据，包括：如果对衰减震荡对象进行闭环测试，给予整个控制系统单元脉冲激励信号，获得闭环测试中衰减震荡对象的输入输出数据；如果对衰减震荡对象进行开环测试，给予衰减震荡对象单位时间单元脉冲激励信号，获得...
【专利技术属性】
技术研发人员：王文海，张奕楠，嵇月强，张益南，孙优贤，陈敏，万向成，
申请(专利权)人：杭州优稳自动化系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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