本發(fā)明涉及自動控制，具體涉及一種一進二出系統(tǒng)的pid控制方法和裝置。

背景技術：

1、工業(yè)控制領域，為實現(xiàn)工藝指標的精確控制，常配置一進二出的工藝控制系統(tǒng)，并提出以下工藝控制需求：

2、(1)如采用大口徑閥門與小口徑閥門結合，或者大通量調(diào)速泵與小通量調(diào)速泵結合；

3、(2)出現(xiàn)大擾動時，利用大口徑閥門或者大通量調(diào)速泵及時調(diào)節(jié)響應；

4、(3)大擾動消失后，要求大口徑閥門或者大通量調(diào)速泵盡量少參與調(diào)節(jié)，而主要采用小口徑閥門或者小通量調(diào)速泵實現(xiàn)精細調(diào)節(jié)；

5、(4)在沒有大擾動期間，要求小口徑閥門或者小通量調(diào)速泵盡可能運行于可調(diào)區(qū)間的中心值附近，以提高響應特性和控制精度。

6、這種需求在工業(yè)領域普遍存在，如果能很好解決能帶來較為廣泛的意義。

7、目前針對上述工藝控制需求，一般采用以下方案：

8、(1)用mvb指代大口徑調(diào)節(jié)閥或者大通量調(diào)速泵控制輸出，用mvs指代小口徑調(diào)節(jié)閥或者小通量調(diào)速泵控制輸出；

9、(2)pidb為采用mvb作為輸出的pid控制器；pids為采用mvs作為輸出的pid控制器；

10、(3)基于err、mvb、mvs等數(shù)值制定切換規(guī)則，實現(xiàn)不同偏差、不同mvb、mvs值時，pidb和pids的控制切換，以實現(xiàn)上述工藝控制需求。

11、然后上述方案的缺點如下：

12、(1)切換規(guī)則復雜，控制方案與工藝需求的關系不夠直觀和線性，現(xiàn)場調(diào)試、維護困難；

13、(2)控制切換過程一般存在跳變，因而控制精度欠佳。

14、采用如圖1和圖2所示的常規(guī)分程控制無法滿足工藝控制需求。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了克服以上技術的不足，提供了一種一進二出系統(tǒng)的pid控制方法和裝置，通過一種直觀、線性的解決方案，既滿足了有、無大擾動時，系統(tǒng)對mvb和mvs的調(diào)節(jié)需求；又滿足了大擾動消除后，mvb少參與調(diào)節(jié)，mvs運行在可調(diào)區(qū)間中心值附近的要求。

2、本發(fā)明克服其技術問題所采用的技術方案是：

3、本發(fā)明的第一個方面提出的一種一進二出系統(tǒng)的pid控制方法，所述一種一進二出系統(tǒng)至少包括pid控制器，所述pid控制方法包括，基于pid控制器計算控制增量，所述pid控制器用于基于一個測量輸入至少控制兩路控制輸出，所述兩路控制輸出分別對應第一輸出量和第二輸出量，其中第一輸出量的穩(wěn)態(tài)增益大于等于第二輸出量；基于第二輸出量的預設調(diào)節(jié)上限和預設調(diào)節(jié)下限確定中心值；基于第二輸出量的預設調(diào)節(jié)上限、預設調(diào)節(jié)下限、中心值和控制增量確定系數(shù)k，包括：若第二輸出量mvs大于中心值，基于第二控制輸出量的預設調(diào)節(jié)上限和中心值采用公式(1)確定系數(shù)k，若控制增量小于0時，則系數(shù)k等于1，若第二輸出量mvs小于等于中心值，基于第二控制輸出量的預設調(diào)節(jié)下限和中心值采用公式(2)確定系數(shù)k，若控制增量大于0時，則系數(shù)k等于1，其中，mvs為第二輸出量，

4、k＝((預設調(diào)節(jié)上限-中心值)-(mvs-中心值))/(預設調(diào)節(jié)上限-中心值)?(1)

5、k＝((中心值-預設調(diào)節(jié)下限)-(中心值-mvs))/(中心值-預設調(diào)節(jié)下限)?(2)

6、基于系數(shù)k分別計算并得到第一輸出量和第二輸出量。

7、利用系數(shù)使一進二出系統(tǒng)二個mv實現(xiàn)線性切換，避免輸出跳變，只采用一個pid控制器即可實現(xiàn)一進二出系統(tǒng)控制，參數(shù)更容易整定。

8、進一步的，所述基于第二輸出量的預設調(diào)節(jié)上限、預設調(diào)節(jié)下限、中心值和控制增量確定系數(shù)k，還包括，對系數(shù)k進行限幅，使系數(shù)k不大于1.0，不小于0.0。

9、進一步的，所述基于系數(shù)k分別計算并得到第一輸出量和第二輸出量，具體包括：分別基于公式(3)和公式(4)計算第一輸出量和第二輸出量，

10、mvb′＝mvb+(1.0-k)*△mv?????(3)

11、mvs′＝mvs+k?*放大倍數(shù)*△mv???(4)

12、其中，mvb為當前第一輸出量，mvb′為待輸出第一輸出量，mvs為當前第二輸出量，mvs′為待輸出第二輸出量，放大倍數(shù)為mvb的穩(wěn)態(tài)增益/mvs的穩(wěn)態(tài)增益，△mv為控制增量。

13、進一步的，還包括依次判斷控制當前第二輸出量的狀態(tài)和控制第一輸出量的狀態(tài)，從而依次計算第二輸出量和第一輸出量，其中，計算第二輸出量具體包括：若控制第二輸出量的狀態(tài)為手動，則不對第二輸出量進行操作；若控制第二輸出量的狀態(tài)為自動，則判斷控制第一輸出量的狀態(tài)，若控制第一輸出量的狀態(tài)為自動，則基于所述公式(4)計算第二輸出量；若控制第一輸出量的狀態(tài)為手動，則基于公式(5)計算第二輸出量，mvs′＝mvs+放大倍數(shù)*△mv(5),基于預設調(diào)節(jié)上限和預設調(diào)節(jié)下限對第二輸出量進行限制幅度。

14、進一步的，還包括依次判斷控制當前第二輸出量的狀態(tài)和控制第一輸出量的狀態(tài)，從而依次計算第二輸出量和第一輸出量，

15、其中，計算第一輸出量具體包括：

16、若控制第一輸出量的狀態(tài)為手動，則不對第一輸出量進行操作；

17、若控制第一輸出量的狀態(tài)為自動，則判斷控制第二輸出量的狀態(tài)，

18、若控制第二輸出量的狀態(tài)為自動，則基于所述公式(3)計算第一輸出量；

19、若控制第二輸出量的狀態(tài)為手動，則基于公式(6)計算第一輸出量，

20、mvb′＝mvb+△mv?????(6)。

21、進一步的，還包括將所述中心值替換為預設值，所述預設值為預設調(diào)節(jié)下限和預設調(diào)節(jié)上限范圍內(nèi)的任意值。

22、系數(shù)k與mvs與可調(diào)區(qū)間中心值的相對位置有關和△mv變化方向有關。mvs越偏離中心值，系數(shù)越小，△mv變化方向使mvs趨向可調(diào)區(qū)間中心值，則將系數(shù)k設置為1.0。當mvs趨向可調(diào)區(qū)間的上限或者下限時，mvs的調(diào)節(jié)越來越慢，同時mvb的調(diào)節(jié)越來越快；當mvs趨向可調(diào)區(qū)間中心值時mvs全速調(diào)節(jié)，mvb保持不動。

23、本發(fā)明的另一個方面還提出了一種一進二出系統(tǒng)的pid控制裝置，用于運行上述一種一進二出系統(tǒng)的pid控制方法，包括：pid模塊，系數(shù)計算模塊和線性切換模塊，所述pid模塊根據(jù)一個測量輸入至少控制兩路控制輸出，以及基于pid參數(shù)和控制偏差計算得到控制增量；所述系數(shù)計算模塊用于計算中心值，并基于預設調(diào)節(jié)上限、預設調(diào)節(jié)下限、可調(diào)范圍中心值和控制增量確定系數(shù)k；所述線性切換模塊用于基于系數(shù)k切換控制第一輸出量和第二輸出量。

24、本發(fā)明的有益效果是：

25、1、利用系數(shù)和放大倍數(shù)實現(xiàn)一個pid控制器同時控制一進二出系統(tǒng)二個mv；

26、2、利用系數(shù)使一進二出系統(tǒng)二個mv實現(xiàn)線性切換，避免輸出跳變；

27、3、只需要采用一個pid控制器即可實現(xiàn)一進二出系統(tǒng)控制，參數(shù)更容易整定；

28、4、既滿足了有、無大擾動時，系統(tǒng)對mvb和mvs的調(diào)節(jié)需求；又滿足了大擾動消除后，mvb少參與調(diào)節(jié)，mvs運行在可調(diào)區(qū)間中心值附近的要求。