[go: up one dir, main page]

CN102103376A - 基于子空间辨识的pid回路控制性能评估方法 - Google Patents

基于子空间辨识的pid回路控制性能评估方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102103376A
CN102103376A CN2010105912176A CN201010591217A CN102103376A CN 102103376 A CN102103376 A CN 102103376A CN 2010105912176 A CN2010105912176 A CN 2010105912176A CN 201010591217 A CN201010591217 A CN 201010591217A CN 102103376 A CN102103376 A CN 102103376A
Authority
CN
China
Prior art keywords
matrix
output signal
loop
time
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010105912176A
Other languages
English (en)
Inventor
杨江
张荣金
古勇
苏宏业
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN2010105912176A priority Critical patent/CN102103376A/zh
Publication of CN102103376A publication Critical patent/CN102103376A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于子空间辨识的PID回路控制性能评估方法。根据PID回路控制器开闭环状态及控制器输出信号u的上下限约束对控制器输出信号u和过程输出信号y进行有效性分段，利用子空间辨识算法求取随机系统模型，根据控制器输出信号u和过程输出信号y的采样时间
Figure 201010591217.6_AB_0
、设定的PID回路稳态时间
Figure 201010591217.6_AB_1
及期望时间计算

Description

基于子空间辨识的PID回路控制性能评估方法
技术领域
本发明涉及一种基于子空间辨识的PID回路控制性能评估方法。用于对现场广泛使用的PID回路进行性能监控，并给出回路震荡信息，属于PID控制应用技术领域。
背景技术
高质量的控制系统需要良好的控制器。然而，工业现场广泛使用的PID回路中有60%的回路存在性能问题。即使在控制系统运行初期控制器运行良好，经过一段时间的工作以后，许多控制器会出现性能下降，因此有效的控制性能评估技术变得非常重要。
目前常用的控制性能评估基准有基于最小方差控制、基于用户指定指标及基于LQG准则等方法。基于LQG准则的控制性能评估方法不仅需要准确的过程模型，而且还需要噪声模型的知识，对辨识信号的要求很高。而基于最小方差控制的性能评估标准过于苛刻，使得性能评估结果过于保守；而且，在建立随机系统模型的时候，使用预报误差方法通过非线性最小二乘优化得到随机系统的模型。然而，由于随机系统的模型阶次不可知，预报误差方法只能人为设定一个阶次或者使用AIC准则估计系统的阶次。这会导致两个问题：（1）系统阶次未知，使用过高的模型阶次会导致过拟合，并不能合理的描述模型，而使用过低的模型阶次，势必导致系统的动态特性得不到充分的描述；（2）使用AIC准则估计系统的阶次使得辨识的计算复杂度大大增加，因为本身预报误差算法也是一个寻优过程，需要较为复杂的计算过程。此外，现有的性能评估算法并未考虑工程人员的经验知识，使得他们的经验未能对控制回路的性能评估带来积极的影响。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于子空间辨识的PID回路控制性能评估方法。
基于子空间辨识的PID回路控制性能评估方法的步骤如下：
1）采集PID回路的控制器输出信号u和过程输出信号y，记录PID回路控制器的开闭环状态及控制器输出信号u的上下限约束，获取控制器输出信号u和过程输出信号y的采样时间                                                
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE001
，设定PID回路稳态时间
Figure 289866DEST_PATH_IMAGE002
及用户期望的参考时间
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE003
；
2）根据控制器输出信号u的上下限约束及PID回路控制器的开闭环状态对控制器输出信号u和过程输出信号y进行有效性标记，得到相应的分段矩阵DS；对分段好的控制器输出信号u和过程输出信号y进行如下预处理：对缺失的控制器输出信号u和过程输出信号y利用数值插值的方法进行补充，对补充完整的控制器输出信号u和过程输出信号y去均值处理，最后通过滤波器对控制器输出信号u和过程输出信号y低通滤波去除高频噪声；
3）将PID回路白噪声到过程输出信号y的模型用n阶随机系统表示：
                              (1)
其中
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE005
为系统的状态空间矩阵，即子空间辨识所求取的量，利用步骤1）中采集到的输出信号
Figure 120736DEST_PATH_IMAGE006
，其中
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE007
是子空间辨识过程中设定的Hankel矩阵行数，
Figure 476762DEST_PATH_IMAGE008
为输出数据的个数，定义如下矩阵：
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE009
           (2)
Figure 641640DEST_PATH_IMAGE010
         (3)
对数据矩阵
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 374104DEST_PATH_IMAGE012
进行QR分解，有
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE013
                          (4)
利用矩阵
Figure 881439DEST_PATH_IMAGE014
，矩阵
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE015
，矩阵
Figure 408367DEST_PATH_IMAGE016
进行矩阵SVD分解得到系统矩阵的奇异值及扩展可观测性矩阵OK=[CT,(CA)T,(CA2)T…(CAk-1)T]T，通过最小二乘拟合得到系统矩阵
Figure 516000DEST_PATH_IMAGE005
，矩阵SVD分解得到
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE017
个奇异值为
Figure 801224DEST_PATH_IMAGE018
，系统阶次
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE019
的大小根据
Figure 163066DEST_PATH_IMAGE020
确定；
4）将扩展可观测性矩阵OK和矩阵
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE021
相乘得到随机系统的脉冲响应序列
Figure 126474DEST_PATH_IMAGE022
，同时利用
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE023
及
Figure 268874DEST_PATH_IMAGE021
得到脉冲响应序列
Figure 530091DEST_PATH_IMAGE024
，通过下式对二者进行比较确定辨识得到的模型是否合理；
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE025
                         (5)
如果，说明子空间辨识过程中的最小二乘拟合效果不好，应当调整Hankel矩阵行数重新辨识，直到
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE027
为止，当
Figure 877819DEST_PATH_IMAGE027
，说明子空间辨识过程中的最小二乘拟合效果不错，利用
Figure 694465DEST_PATH_IMAGE024
作为随机系统的脉冲响应序列，利用(6)式计算PID回路
Figure 244527DEST_PATH_IMAGE003
时刻的性能指标
Figure 830229DEST_PATH_IMAGE028
及直到稳态时间的性能指标序列；
Figure 73122DEST_PATH_IMAGE030
                           (6)
5）当模型稳定时，根据脉冲响应序列计算PID回路的95%动态时间、95%稳态时间及超调量和峰值时刻；当模型不稳定，提示用户过程可能出于不稳定状态，设定PID回路的95%动态时间、95%稳态时间及超调量和峰值时刻均为-1；
6）根据辨识得到的矩阵A计算系统的特征值，如果含有单位圆外的系统特征值，那么得到的模型不稳定，记
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE031
;如果含有处于单位圆及以原点为圆心，半径为
Figure 530484DEST_PATH_IMAGE032
的圆之间的系统特征值，认为系统可能出现震荡,记
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE033
；若系统特征值全部位于以原点为圆心，半径为
Figure 49321DEST_PATH_IMAGE032
的圆之内，那么得到的模型出于稳定区域，记
Figure 197537DEST_PATH_IMAGE034
；对回路的过程输出信号y计算自相关函数，利用自相关函数的波峰和波谷之间距离的比值获得回路的归一化震荡指标值
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE035
，综合系统特征值与过程输出信号y的自相关函数得到回路最终的归一化震荡指标
Figure 801825DEST_PATH_IMAGE036
为：
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE037
                  (7)
若
Figure 942956DEST_PATH_IMAGE038
，认为PID回路存在震荡，否则认为PID回路无震荡。
所述的步骤2）为：数据分段矩阵DS为二维矩阵，共有
Figure 2010105912176100002DEST_PATH_IMAGE039
行和2列，
Figure 313370DEST_PATH_IMAGE039
为数据的有效性分段数，矩阵DS的每行中的第一列记录数据有效性分段的起点时刻，第二列记录数据有效性分段的终点时刻，对控制器输出信号u从采样起始时刻开始向后遍历，当回路控制器某时刻处于闭环状态，且u并未打破上下限约束时：若之前时刻的数据并未包括在有效性分段矩阵中，则记录此时刻为有效性矩阵的第一列，即有效性矩阵的起始时刻，并使得有效性矩阵的行数增加1，否则不作处理；当回路控制器某时刻处于开环状态或者u打破上下限约束时：若之前时刻的数据包括在有效性分段矩阵中，则记录为有效性矩阵的第二列，作为有效性矩阵的终点时刻，否则不作处理。
本发明与现有技术相比具有的有益效果：
1)本发明利用子空间方法建立随机系统模型，避免了系统阶次的设定。由于子空间算法数值运算的快速性和非迭代性，使得模型计算更快更稳健；
2)考虑了两种计算随机系统脉冲响应序列的方式，通过比较两者的差别对建模的有效性进行判断，使得算法更加鲁棒；
3)相比于标准的最小方差控制基准，本发明利用用户设定的参考时间计算性能指标，让得到的性能指标更加符合实际的情况；
4)充分利用辨识得到的模型，给出回路的相关信息，包括系统95%稳态时间、95%动态时间、超调量及峰值时刻；
5)相比于一般的震荡检测方法而言，本发明充分利用性能评估得到的模型，使用模型加数据分析的方法综合得到震荡检测的结果，更具可信度。
附图说明
图1是基于子空间辨识的PID回路性能评估流程图；
图2是本发明实施例1中的PID回路输入输出信号示意图；
图3是本发明实施例1中的PID回路控制性能指标序列示意图；
图4是本发明实施例2中的PID回路输入输出信号示意图；
图5是本发明实施例2中的PID回路控制性能指标序列示意图。
具体实施方式
基于子空间辨识的PID回路控制性能评估方法的步骤如下：
1）采集PID回路的控制器输出（过程输入）信号u和过程输出信号y，记录PID回路控制器的开闭环状态及控制器输出信号u的上下限约束，获取控制器输出信号u和过程输出信号y的采样时间
Figure 632487DEST_PATH_IMAGE001
，设定PID回路稳态时间
Figure 911022DEST_PATH_IMAGE002
及用户期望的参考时间
Figure 793527DEST_PATH_IMAGE003
；
2）根据控制器输出信号u的上下限约束及PID回路控制器的开闭环状态对控制器输出信号u和过程输出信号y进行有效性标记，得到相应的分段矩阵DS；对分段好的控制器输出信号u和过程输出信号y进行如下预处理：对缺失的控制器输出信号u和过程输出信号y利用数值插值的方法进行补充，对补充完整的控制器输出信号u和过程输出信号y去均值处理，最后通过滤波器对控制器输出信号u和过程输出信号y低通滤波去除高频噪声；
3）将PID回路白噪声到过程输出信号y的模型用n阶随机系统表示：
Figure 959060DEST_PATH_IMAGE004
                              (1)
其中
Figure 963925DEST_PATH_IMAGE005
为系统的状态空间矩阵，即子空间辨识所求取的量，利用步骤1）中采集到的输出信号
Figure 214909DEST_PATH_IMAGE006
，其中
Figure 697843DEST_PATH_IMAGE007
是子空间辨识过程中设定的Hankel矩阵行数，
Figure 974673DEST_PATH_IMAGE008
为输出数据的个数，定义如下矩阵：
Figure 884860DEST_PATH_IMAGE009
           (2)
Figure 810091DEST_PATH_IMAGE010
         (3)
对数据矩阵和
Figure 236841DEST_PATH_IMAGE012
进行QR分解，有
Figure 334242DEST_PATH_IMAGE013
                          (4)
利用矩阵，矩阵
Figure 384554DEST_PATH_IMAGE015
，矩阵
Figure 628454DEST_PATH_IMAGE016
进行矩阵SVD分解得到系统矩阵的奇异值及扩展可观测性矩阵OK=[CT,(CA)T,(CA2)T…(CAk-1)T]T，通过最小二乘拟合得到系统矩阵
Figure 83706DEST_PATH_IMAGE005
，矩阵SVD分解得到
Figure 793648DEST_PATH_IMAGE017
个奇异值为
Figure 422076DEST_PATH_IMAGE018
，系统阶次
Figure 271214DEST_PATH_IMAGE019
的大小根据确定；
4）将扩展可观测性矩阵OK和矩阵
Figure 159853DEST_PATH_IMAGE021
相乘得到随机系统的脉冲响应序列
Figure 139441DEST_PATH_IMAGE022
，同时利用
Figure 295616DEST_PATH_IMAGE023
及
Figure 154988DEST_PATH_IMAGE021
得到脉冲响应序列
Figure 579803DEST_PATH_IMAGE024
，通过下式对二者进行比较确定辨识得到的模型是否合理；
Figure 815612DEST_PATH_IMAGE025
                         (5)
如果
Figure 639342DEST_PATH_IMAGE026
，说明子空间辨识过程中的最小二乘拟合效果不好，应当调整Hankel矩阵行数重新辨识，直到
Figure 669615DEST_PATH_IMAGE027
为止，当
Figure 578797DEST_PATH_IMAGE027
，说明子空间辨识过程中的最小二乘拟合效果不错，利用
Figure 24822DEST_PATH_IMAGE024
作为随机系统的脉冲响应序列，利用(6)式计算PID回路
Figure 217905DEST_PATH_IMAGE003
时刻的性能指标
Figure 169812DEST_PATH_IMAGE028
及直到稳态时间的性能指标序列
Figure 815557DEST_PATH_IMAGE029
；
Figure 875392DEST_PATH_IMAGE030
                           (6)
5）当模型稳定时，根据脉冲响应序列
Figure 922983DEST_PATH_IMAGE024
计算PID回路的95%动态时间、95%稳态时间及超调量和峰值时刻；当模型不稳定，提示用户过程可能出于不稳定状态，设定PID回路的95%动态时间、95%稳态时间及超调量和峰值时刻均为-1；
6）根据辨识得到的矩阵A计算系统的特征值，如果含有单位圆外的系统特征值，那么得到的模型不稳定，记
Figure 45791DEST_PATH_IMAGE031
;如果含有处于单位圆及以原点为圆心，半径为的圆之间的系统特征值，认为系统可能出现震荡,记
Figure 45288DEST_PATH_IMAGE033
；若系统特征值全部位于以原点为圆心，半径为
Figure 947385DEST_PATH_IMAGE032
的圆之内，那么得到的模型出于稳定区域，记
Figure 241094DEST_PATH_IMAGE034
；对回路的过程输出信号y计算自相关函数，利用自相关函数的波峰和波谷之间距离的比值获得回路的归一化震荡指标值
Figure 533535DEST_PATH_IMAGE035
，综合系统特征值与过程输出信号y的自相关函数得到回路最终的归一化震荡指标
Figure 452950DEST_PATH_IMAGE036
为：
Figure 974934DEST_PATH_IMAGE037
                  (7)
若
Figure 688812DEST_PATH_IMAGE038
，认为PID回路存在震荡，否则认为PID回路无震荡。
所述的步骤2）为：数据分段矩阵DS为二维矩阵，共有
Figure 547178DEST_PATH_IMAGE039
行和2列，
Figure 4704DEST_PATH_IMAGE039
为数据的有效性分段数，矩阵DS的每行中的第一列记录数据有效性分段的起点时刻，第二列记录数据有效性分段的终点时刻，对控制器信号u从采样起始时刻开始向后遍历，当回路控制器某时刻处于闭环状态，且u并未打破上下限约束时：若之前时刻的数据并未包括在有效性分段矩阵中，则记录此时刻为有效性矩阵的第一列，即有效性矩阵的起始时刻，并使得有效性矩阵的行数增加1，否则不作处理；当回路控制器某时刻处于开环状态或者u打破上下限约束时：若之前时刻的数据包括在有效性分段矩阵中，则记录为有效性矩阵的第二列，作为有效性矩阵的终点时刻，否则不作处理。
实施例1
给定PID回路对应的过程模型为
使用PID控制器规律为
Figure DEST_PATH_IMAGE041
，由系统仿真可知，当
Figure 516905DEST_PATH_IMAGE042
时，系统的动态响应不错，并未表现出震荡。
对上述过程仿真产生3000组控制器输出信号u和过程输出信号y，信号采样时间为
Figure DEST_PATH_IMAGE043
，添加超限值及回路的开闭环状态，使控制器输出信号u在211时刻超过上限约束，在230到260时刻超出下限约束，并使得回路在478到555时刻处于开环状态，设定用户期望的参考时间
Figure 659304DEST_PATH_IMAGE044
及稳态时间
Figure DEST_PATH_IMAGE045
，相应的控制器输出信号u和过程输出信号y如图2所示。
按照步骤2）对控制器输出信号u和过程输出信号y进行预处理，将预处理后的控制器输出信号u和过程输出信号y用于步骤3）和4），得到
Figure 465062DEST_PATH_IMAGE046
，可见辨识得到的模型子空间辨识过程中的最小二乘拟合效果不错，模型可信度高。利用步骤4）所述方法得到的控制性能指标序列及用户设定时刻对应的性能指标如图3所示，可见此时控制系统性能非常好，在用户设定的参考时间处的性能指标达到
Figure 946990DEST_PATH_IMAGE036
=0.947。按照步骤5）计算得到回路信息： 95%动态时间及95%稳态时间为5s,超调量为20.5%，峰值时刻为1s。按照步骤6）所述方法计算归一化震荡指数为0.109，因此可以判定系统不存在震荡。
实施例2
图4所示为由于控制器参数整定不合适导致回路发生震荡的PID回路对应的控制器输出信号u和过程输出信号y，此时控制器输出信号u所有时刻均在操作限范围之内，并且回路并不存在开环状态的时刻，系统信号采样时间为
Figure 205933DEST_PATH_IMAGE043
，设定用户期望的参考时间及稳态时间分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE047
和
Figure 570049DEST_PATH_IMAGE048
。
按照步骤2）对控制器输出信号u和过程输出信号y进行预处理，将预处理后的控制器输出信号u和过程输出信号y用于步骤3）和4），得到
Figure DEST_PATH_IMAGE049
，可见辨识得到的模型子空间辨识过程中的最小二乘拟合效果不错，模型可信度高，可用于进行性能评估。利用步骤4）所述方法得到的控制性能指标序列及用户设定时刻对应的控制性能指标如图5所示，可见此时控制系统性能不佳，在用户设定的参考时间处的性能指标只有
Figure 448006DEST_PATH_IMAGE036
=0.347，辨识得到的模型已经不稳定，因此并不保留回路95%动态时间及95%稳态时间、超调量与峰值时刻的信息。按照步骤6）所述方法计算归一化震荡指数为0.977，因此判定系统存在震荡。

Claims (2)

1.一种基于子空间辨识的PID回路控制性能评估方法，其特征在于它的步骤如下：
1）采集PID回路的控制器输出信号u和过程输出信号y，记录PID回路控制器的开闭环状态及控制器输出信号u的上下限约束，获取控制器输出信号u和过程输出信号y的采样时间                                               
Figure 2010105912176100001DEST_PATH_IMAGE001
，设定PID回路稳态时间及用户期望的参考时间；
2）根据控制器输出信号u的上下限约束及PID回路控制器的开闭环状态对控制器输出信号u和过程输出信号y进行有效性标记，得到相应的分段矩阵DS；对分段好的控制器输出信号u和过程输出信号y进行如下预处理：对缺失的控制器输出信号u和过程输出信号y利用数值插值的方法进行补充，对补充完整的控制器输出信号u和过程输出信号y去均值处理，最后通过滤波器对控制器输出信号u和过程输出信号y低通滤波去除高频噪声；
3）将PID回路白噪声到过程输出信号y的模型用n阶随机系统表示：
                     
Figure 611900DEST_PATH_IMAGE004
                              (1)
其中
Figure 2010105912176100001DEST_PATH_IMAGE005
为系统的状态空间矩阵，即子空间辨识所求取的量，利用步骤
1）中采集到的输出信号
Figure 179279DEST_PATH_IMAGE006
，其中
Figure 2010105912176100001DEST_PATH_IMAGE007
是子空间辨识过程中设定的Hankel矩阵行数，
Figure 978608DEST_PATH_IMAGE008
为输出数据的个数，定义如下矩阵：
Figure 2010105912176100001DEST_PATH_IMAGE009
           (2)
Figure 187479DEST_PATH_IMAGE010
         (3)
对数据矩阵
Figure 2010105912176100001DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 492689DEST_PATH_IMAGE012
进行QR分解，有
             
Figure 2010105912176100001DEST_PATH_IMAGE013
                          (4)
利用矩阵
Figure 796632DEST_PATH_IMAGE014
，矩阵，矩阵
Figure 947122DEST_PATH_IMAGE016
进行矩阵SVD分解得到系统矩阵的奇异值及扩展可观测性矩阵OK=[CT,(CA)T,(CA2)T…(CAk-1)T]T，通过最小二乘拟合得到系统矩阵
Figure 406572DEST_PATH_IMAGE005
，矩阵SVD分解得到
Figure 2010105912176100001DEST_PATH_IMAGE017
个奇异值为
Figure 617104DEST_PATH_IMAGE018
，系统阶次
Figure 2010105912176100001DEST_PATH_IMAGE019
的大小根据
Figure 408343DEST_PATH_IMAGE020
确定；
4）将扩展可观测性矩阵OK和矩阵相乘得到随机系统的脉冲响应序列
Figure 362523DEST_PATH_IMAGE022
，同时利用
Figure 2010105912176100001DEST_PATH_IMAGE023
及得到脉冲响应序列
Figure 317634DEST_PATH_IMAGE024
，通过下式对二者进行比较确定辨识得到的模型是否合理；
Figure 2010105912176100001DEST_PATH_IMAGE025
                         (5)
如果
Figure 143638DEST_PATH_IMAGE026
，说明子空间辨识过程中的最小二乘拟合效果不好，应当调整Hankel矩阵行数重新辨识，直到
Figure 2010105912176100001DEST_PATH_IMAGE027
为止，当
Figure 88460DEST_PATH_IMAGE027
，说明子空间辨识过程中的最小二乘拟合效果不错，利用
Figure 253994DEST_PATH_IMAGE024
作为随机系统的脉冲响应序列，利用(6)式计算PID回路时刻的性能指标
Figure 509843DEST_PATH_IMAGE028
及直到稳态时间的性能指标序列
Figure 2010105912176100001DEST_PATH_IMAGE029
；
                    
Figure 632974DEST_PATH_IMAGE030
                           (6)
5）当模型稳定时，根据脉冲响应序列
Figure 167861DEST_PATH_IMAGE024
计算PID回路的95%动态时间、95%稳态时间及超调量和峰值时刻；当模型不稳定，提示用户过程可能出于不稳定状态，设定PID回路的95%动态时间、95%稳态时间及超调量和峰值时刻均为-1；
6）根据辨识得到的矩阵A计算系统的特征值，如果含有单位圆外的系统特征值，那么得到的模型不稳定，记
Figure 2010105912176100001DEST_PATH_IMAGE031
;如果含有处于单位圆及以原点为圆心，半径为的圆之间的系统特征值，认为系统可能出现震荡,记；若系统特征值全部位于以原点为圆心，半径为
Figure 957274DEST_PATH_IMAGE032
的圆之内，那么得到的模型出于稳定区域，记
Figure 181581DEST_PATH_IMAGE034
；对回路的过程输出信号y计算自相关函数，利用自相关函数的波峰和波谷之间距离的比值获得回路的归一化震荡指标值
Figure 2010105912176100001DEST_PATH_IMAGE035
，综合系统特征值与过程输出信号y的自相关函数得到回路最终的归一化震荡指标为：
Figure 2010105912176100001DEST_PATH_IMAGE037
                  (7)
若，认为PID回路存在震荡，否则认为PID回路无震荡。
2.如权利要求1所述的一种基于子空间辨识的PID回路控制性能评估方法，其特征在于所述的步骤2）为：数据分段矩阵DS为二维矩阵，共有
Figure DEST_PATH_IMAGE039
行和2列，
Figure 563125DEST_PATH_IMAGE039
为数据的有效性分段数，矩阵DS的每行中的第一列记录数据有效性分段的起点时刻，第二列记录数据有效性分段的终点时刻，对控制器输出信号u从采样起始时刻开始向后遍历，当回路控制器某时刻处于闭环状态，且u并未打破上下限约束时：若之前时刻的数据并未包括在有效性分段矩阵中，则记录此时刻为有效性矩阵的第一列，即有效性矩阵的起始时刻，并使得有效性矩阵的行数增加1，否则不作处理；当回路控制器某时刻处于开环状态或者u打破上下限约束时：若之前时刻的数据包括在有效性分段矩阵中，则记录为有效性矩阵的第二列，作为有效性矩阵的终点时刻，否则不作处理。
CN2010105912176A 2010-12-16 2010-12-16 基于子空间辨识的pid回路控制性能评估方法 Pending CN102103376A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105912176A CN102103376A (zh) 2010-12-16 2010-12-16 基于子空间辨识的pid回路控制性能评估方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105912176A CN102103376A (zh) 2010-12-16 2010-12-16 基于子空间辨识的pid回路控制性能评估方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102103376A true CN102103376A (zh) 2011-06-22

Family

ID=44156223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010105912176A Pending CN102103376A (zh) 2010-12-16 2010-12-16 基于子空间辨识的pid回路控制性能评估方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102103376A (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102840571A (zh) * 2012-09-20 2012-12-26 贵州电力试验研究院 基于子空间辨识的火力电站锅炉输出过热蒸汽的预报方法
CN103197668A (zh) * 2013-04-03 2013-07-10 华北电力大学 一种数据驱动型的控制性能检测装置及方法
CN103353764A (zh) * 2013-06-08 2013-10-16 浙江理工大学 位置闭环运动控制系统中机电模型辨识方法
CN104517034A (zh) * 2014-12-18 2015-04-15 广东电网有限责任公司电力科学研究院 火电机组回路通道模型辨识方法和系统
CN105259756A (zh) * 2015-10-20 2016-01-20 广东电网有限责任公司电力科学研究院 电厂控制回路模型辨识方法与系统
CN105678000A (zh) * 2016-01-14 2016-06-15 上海交通大学 汽车横向动力学的子空间辨识方法
CN106019938A (zh) * 2016-06-03 2016-10-12 长春工业大学 基于数据驱动的acc系统离散二阶滑模控制系统及其方法
CN106774267A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 中南大学 一种时序输出的控制系统的性能评估方法及装置
CN107368125A (zh) * 2017-09-08 2017-11-21 东北大学 一种基于cbr与rbr并行混合推理的高炉炉温控制系统及方法
CN107632522A (zh) * 2017-08-31 2018-01-26 南京理工大学 一种质子交换膜燃料电池非线性状态空间模型辨识方法
CN115236970A (zh) * 2022-07-22 2022-10-25 浙江大学 一种pi控制器参数劣化溯源方法

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102840571B (zh) * 2012-09-20 2015-08-12 贵州电力试验研究院 基于子空间辨识的火力电站锅炉输出过热蒸汽的预报方法
CN102840571A (zh) * 2012-09-20 2012-12-26 贵州电力试验研究院 基于子空间辨识的火力电站锅炉输出过热蒸汽的预报方法
CN103197668A (zh) * 2013-04-03 2013-07-10 华北电力大学 一种数据驱动型的控制性能检测装置及方法
CN103197668B (zh) * 2013-04-03 2015-02-25 华北电力大学 一种数据驱动型的控制性能检测装置及方法
CN103353764A (zh) * 2013-06-08 2013-10-16 浙江理工大学 位置闭环运动控制系统中机电模型辨识方法
CN103353764B (zh) * 2013-06-08 2016-01-20 浙江理工大学 位置闭环运动控制系统中机电模型辨识方法
CN104517034B (zh) * 2014-12-18 2018-04-03 广东电网有限责任公司电力科学研究院 火电机组回路通道模型辨识方法和系统
CN104517034A (zh) * 2014-12-18 2015-04-15 广东电网有限责任公司电力科学研究院 火电机组回路通道模型辨识方法和系统
CN105259756A (zh) * 2015-10-20 2016-01-20 广东电网有限责任公司电力科学研究院 电厂控制回路模型辨识方法与系统
CN105259756B (zh) * 2015-10-20 2018-05-04 广东电网有限责任公司电力科学研究院 电厂控制回路模型辨识方法与系统
CN105678000A (zh) * 2016-01-14 2016-06-15 上海交通大学 汽车横向动力学的子空间辨识方法
CN106019938B (zh) * 2016-06-03 2019-01-08 长春工业大学 基于数据驱动的acc系统离散二阶滑模控制系统的控制方法
CN106019938A (zh) * 2016-06-03 2016-10-12 长春工业大学 基于数据驱动的acc系统离散二阶滑模控制系统及其方法
CN106774267A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 中南大学 一种时序输出的控制系统的性能评估方法及装置
CN106774267B (zh) * 2016-12-28 2019-04-02 中南大学 一种时序输出的控制系统的性能评估方法及装置
CN107632522A (zh) * 2017-08-31 2018-01-26 南京理工大学 一种质子交换膜燃料电池非线性状态空间模型辨识方法
CN107632522B (zh) * 2017-08-31 2020-06-19 南京理工大学 一种质子交换膜燃料电池非线性状态空间模型辨识方法
CN107368125A (zh) * 2017-09-08 2017-11-21 东北大学 一种基于cbr与rbr并行混合推理的高炉炉温控制系统及方法
CN107368125B (zh) * 2017-09-08 2019-06-25 东北大学 一种基于cbr与rbr并行混合推理的高炉炉温控制系统及方法
CN115236970A (zh) * 2022-07-22 2022-10-25 浙江大学 一种pi控制器参数劣化溯源方法
CN115236970B (zh) * 2022-07-22 2025-03-11 浙江大学 一种pid控制器参数劣化溯源方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102103376A (zh) 基于子空间辨识的pid回路控制性能评估方法
CN111984503A (zh) 一种监控指标数据异常数据识别的方法及装置
CN107449156B (zh) 一种电热水器用水情况监测方法及电子设备
CN103473540A (zh) 智能交通系统车辆轨迹增量式建模与在线异常检测方法
CN110837933A (zh) 基于神经网络的漏损识别方法、装置、设备及存储介质
WO2022268227A1 (zh) 抽油机运动位移的处理方法和装置
CN111108738B (zh) 数据处理设备、数据分析设备、数据处理系统和用于处理数据的方法
CN117668470B (zh) 一种发动机进排气故障智能检测方法及系统
CN118568684A (zh) 一种建筑工程扬尘监测方法及设备
CN114692723A (zh) 一种反渗透膜污堵预警方法及系统
CN110646654A (zh) 一种防窃电检测系统
CN117742790A (zh) 一种pid控制器的参数整定方法、装置、设备和存储介质
CN105675320A (zh) 一种基于声学信号分析的机械系统运行状态实时监控方法
CN111397677A (zh) 一种基于超声波计量的脉动流检测方法
CN108646573B (zh) 一种数据驱动的闭环系统稳定裕度确定方法
CN111060949A (zh) 一种由海洋环境参数估计海水放射性核素检测数据本底的方法
CN110687791A (zh) 一种基于改进自适应调频模态分解的非线性振荡检测方法
CN106297373A (zh) 基于互相关和地磁传感器的停车场车辆检测方法
CN113628689A (zh) 一种煤粉燃烧特征参数智能预测方法、装置及存储介质
CN101660401A (zh) 一种基于加速度传感器的抽油机实时停机监测报警方法
CN103672954B (zh) 磨煤机容量风量控制方法、系统及其装置
CN103268403A (zh) 一种基于容积强跟踪信息滤波器的目标跟踪方法
CN117576624A (zh) 基于视觉的排水口排量智能监测方法、系统及介质
CN117713683A (zh) 一种光伏阵列运行状态监测方法、装置、设备及介质
CN105652795A (zh) 一种基于残差观测器的3ptt-2r串并联数控机床伺服系统故障预测装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110622