论文研究-基于继电器反馈的一种建模法 .pdf

建模法是研究系统的重要手段和前提。建模对于确定模型的结构和辨识方法有着重要意义。实际工业过程控制中，利用传统的阶跃响应辨识过程对象模型的方法—切线法被广泛使用。然而，切线法由于切线不易作得准确和响应曲线可能不规则，误差较大，且计算机实现起来比较麻烦。为了解决这一问题，Astrom和Hagglund在1984年提出了继电型自整定PID控制策略基本思想。此种方法的优点是算法简单，方法直观，容易实现在线控制。 本文在Astrom和Hagglund提出的继电型自整定PID控制策略基本思想基础上，提出了两种基于继电器反馈的建模方法。基于继电反馈的PID参数自整定技术有效地克服了人工整定的缺陷,具有算法简单、控制温度范围大等优点。这种建模方法主要适用于一阶惯性加纯滞后对象的建模。 文章介绍了一阶惯性加纯滞后模型的基本概念。在这种模型中，系统的动态特性可以由三个参数来描述，分别是静态增益K，时滞L和时间常数T。静态增益K表示输入和输出的比例关系，时滞L表示系统响应的滞后时间，时间常数T表示系统达到新稳态的时间。 继电特性在建模法中起到了关键作用。在本文提出的建模方法中，当被控对象的输出达到预设的阈值时，继电器会根据设定的滞环宽度和滞环幅值来改变其输出信号。继电器的这种切换动作将会影响到被控对象的输出，从而可以获取被控对象在不同输入条件下的动态响应特性。 文章中详细介绍了继电器反馈建模法的原理框图和被控对象输入输出特性。通过对一阶惯性加纯滞后模型在继电特性作用下的输入输出特性进行分析，提出了建模方法。通过测量被控对象输出从最小值变到最大值，以及从最大值变到最小值的时间，可以计算出被控对象的模型参数。 具体来说，建模方法包括了以下步骤：设定被控对象的输出范围ε±r，其中r为设定输出值，ε为继电器滞环宽度。当被控对象的输出达到ε+r时，继电器输出低电平0，促使被控对象输出下降；当被控对象的输出达到ε−r时，继电器输出高电平M，促使被控对象输出上升。接着，根据继电器的滞环宽度和滞环幅值，测量被控对象的输出变化时间和输入信号，然后利用推导出的公式计算得到模型参数。 本文提出的建模方法具有重要的理论和实际应用价值。通过仿真实验验证了建模方法的有效性。这种方法不仅可以准确地获取被控对象的模型参数，而且还可以用于控制器的参数设置，提高控制系统的性能。此外，该方法的算法简单、控制温度范围大，且容易实现在线控制，非常适合工业过程控制中的实际应用。