冯新强, 韦根原

(华北电力大学 控制与计算机工程学院，河北保定071003)

基于ITAE的时滞过程内模PID滤波器参数优化

冯新强, 韦根原

(华北电力大学 控制与计算机工程学院，河北保定071003)

摘要：针对热工系统中普遍存在的一阶时滞、二阶时滞热工过程，提出以ITAE指标为目标函数，利用黄金分割法对IMC-PID的滤波器参数进行优化。首先，仿真研究了ITAE指标函数对滤波器参数呈单峰性的特点，然后采用黄金分割法对滤波器参数进行快速寻优，从而使系统响应达到最优性能指标。仿真结果表明，该方法能够快速地寻优出滤波器参数，对热工系统的控制研究以及运行操作人员具有一定的指导意义。

关键词：时滞过程；ITAE；IMC-PID；黄金分割法

中图分类号:TM273

文献标识码:A

DOI:10.3969/j.issn.1672-0792.2015.10.008

收稿日期：2015-06-30。

作者简介：冯新强(1989-)，男，硕士研究生，主要研究方向为智能优化控制，E-mail:fengxq@126.com。

Abstract：For the prevalent one order-delay plus dead time, second order-delay plus dead time thermal process, this paper proposes a method to ITAE index as an objective function, use the golden section method to optimize the IMC-PID filter parameters. First, simulation of the filter parameters ITAE index shows a single peak characteristics, then the study uses the golden section method for rapid optimization of the filter parameters, allowing the system to achieve optimal performance. Simulation results show that this method can quickly optimize the filter parameters, which may provide guidance for research and operational control of the operator of thermal systems.

Keywords：process with time-delay；ITAE；IMC-PID；golden section method

0引言

PID控制具有结构简单、鲁棒性强、适用范围广、易于操作等特点，因而广泛应用于工业控制过程中[1]。PID控制最为核心的问题是如何整定PID控制器的参数，以达到控制要求。Rivera等人将内模控制的思想引入到PID控制器的设计中[2]，并建立了滤波器参数与PID控制器参数的关系，与PID直接整定相比，内模PID仅需整定一个参数，大大减少了参数整定的工作量。然而如何快速确定滤波器参数成为一个重要研究课题。

Kang Liu等人根据求取ISE指标方程的最小和补灵敏度函数的最大值确定滤波器参数[3];Skogestad 提出了SIMC整定规则，即令滤波器时间参数等于过程模型等效滞后时间[4]。……