CN109683469B - 一种比例参数在线动态式实时自动寻优控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动控制技术领域，公开了一种比例参数在线动态式实时自动寻优控制方法及装置。该方法包括：检测正向过零点或负向过零点；若为正向过零点，则确定在当前正向过零点到下一个正向过零点之间的最大值与最小值；在下一个正向过零点，根据最大值与最小值比值的绝对值调节PID控制器的比例参数；若为正向过零点或负向过零点，并且在第一预设时长内未检测到下一个过零点，同时机组运行参数的测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内的持续时间超过第二预设时长，则在检测到下一个过零点时，调节比例参数。本发明无需停机即可实时在线自动调节PID控制器的比例参数，提高PID控制器的调节品质，增强机组的自动控制水平。

Description

一种比例参数在线动态式实时自动寻优控制方法及装置

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种比例参数在线动态式实时自动寻优控制方法及装置，更具体的，涉及一种火电机组控制系统在线动态式实时自动寻优方法及装置。

背景技术

火力发电机组，简称“火电机组”，是以煤炭、油类或可燃气体等为燃料，加热锅炉内的水，使之增温，再用有一定压力的蒸气推动气轮的方式进行发电的机组。

为保证火电机组的正常运行，机组控制系统需要在机组运行过程中，对机组的各种运行参数，如主蒸汽温度、主蒸汽压力、再热蒸汽温度、给水温度、过热减温水量等，进行实时控制。对此，现有技术通过设置PID控制器的参数来实现对机组运行参数的调节。

然而，发明人发现，随着火电机组的长期运行，机组运行工况的变化以及机组各控制系统的非线性特性，均会对机组自动控制系统的调节品质会产生一定的影响。这样一来，在原工况下设置的PID控制器参数由于机组运行工况的改变，就会出现现工况下PID控制器无法达到期望的控制效果的问题，使得原工况下调节品质优良的控制系统无法满足现工况所需要的调节能力和品质。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种比例参数在线动态式实时自动寻优控制方法及装置，无需停机即可实时在线自动调节PID控制器的比例参数，从而提高PID控制器的调节品质，增强机组的自动控制水平。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种比例参数在线动态式实时自动寻优控制方法，包括：

检测当前机组运行参数的测量值是否为正向过零点或负向过零点；

若当前机组运行参数的测量值为正向过零点，则确定机组运行参数的测量值在当前正向过零点到下一个正向过零点之间的最大值与最小值；若所述最大值与所述最小值比值的绝对值大于第一设定阈值，则在检测到所述下一个正向过零点时，减小PID控制器的比例参数；若所述最大值与所述最小值比值的绝对值小于第二设定阈值，则在检测到所述下一个正向过零点时，增大PID控制器的比例参数；以及，

若当前机组运行参数的测量值为正向过零点，并且在第一预设时长内未检测到负向过零点，同时机组运行参数的测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内的持续时间超过第二预设时长，则在检测到负向过零点时，增大PID控制器的比例参数；或者，

若当前机组运行参数的测量值为负向过零点，并且在第一预设时长内未检测到正向过零点，同时机组运行参数的测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内的持续时间超过第二预设时长，则在检测到正向过零点时，增大PID控制器的比例参数。

第二方面，提供一种比例参数在线动态式实时自动寻优控制装置，包括：过零点检测单元、最值选择单元、比例升判断单元、比例降判断单元以及比例参数修正单元；

其中，所述过零点检测单元，用于检测机组运行参数的测量值的正向过零点和负向过零点；

所述最值选择单元，用于在过零点检测单元检测到机组运行参数的测量值为正向过零点时，确定机组运行参数的测量值在当前正向过零点到下一个正向过零点之间的最大值和最小值；

所述比例降判断单元，用于判断所述最大值与所述最小值比值的绝对值是否大于第一设定阈值，若所述最大值与所述最小值比值的绝对值大于所述第一设定阈值，则在所述过零点检测单元检测到所述下一个正向过零点时输出比例降信号；

所述比例升判断单元，用于判断所述最大值与所述最小值比值的绝对值是否小于第二设定阈值，若所述最大值与所述最小值比值的绝对值小于所述第二设定阈值，则在所述过零点检测单元检测到所述下一个正向过零点时输出比例升信号；以及，

在所述过零点检测单元检测到机组运行参数的测量值为正向过零点之后，判断第一预设条件是否成立，以及，在所述过零点检测单元检测到机组运行参数的测量值为负向过零点时，判断第二预设条件是否成立，并在所述第一预设条件或所述第二预设条件成立时，输出比例降信号；

其中，所述第一预设条件为所述过零点检测单元在第一预设时长内未检测到正向过零点，同时机组运行参数的测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内的持续时间超过第二预设时长；所述第二预设条件为所述过零点检测单元在第一预设时长内未检测到负向过零点，同时机组运行参数的测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内的持续时间超过第二预设时长；

所述比例参数修正单元，用于在所述比例降判断单元输出比例降信号时，减小PID控制器的比例参数；以及，在所述比例升判断单元输出比例升信号时，增大PID控制器的比例参数。

基于本发明实施例提供的比例参数在线动态式实时自动寻优控制方法和装置，通过自辨识、变参数动态修正PID控制器的比例系数，从而对PID控制器的比例作用进行在线、实时、动态调整及优化，自动寻找最优控制参数，从而提高控制器的调节品质，增强机组的自动控制水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为正、负过零点示意图；

图2为火电机组的被调量测量值的变化曲线示意图；

图3为本发明实施例提供的一种比例参数在线动态式实时自动寻优控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种比例参数在线动态式实时自动寻优控制装置的组成示意图；

图5为本发明实施例提供的一种优选的比例参数在线动态式实时自动寻优控制装置的组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为便于理解，首先结合图1所示的被调量测量值变化曲线图，对本发明实施例中“过零点”、“正向过零点”、“负向过零点”的含义进行解释如下：

过零点，指的是当火电机组运行参数的测量值同设定值相减，两者的差值在一个很小的正负偏差范围内时，可以认为设定值同测量值偏差为零，说明测量值此时过零点。过零点包括正向过零点和负向过零点两种，其中正向过零点指的是测量值在低值向高值变化的过程中经过的零点，也即测量值同滞后值的差值为正值的过程中经过的零点；负向过零点指的是测量值在高值向低值变化的过程中经过零点，也即测量值同滞后值的差值为负值的过程中经过的零点。

参见图1，假设正负偏差范围为±0.05，则图中的点P和点Q即为过零点，并且点P为正向过零点，点Q为负向过零点。

可以得出，过零点时，该时刻测量值和设定值近似相等，正向过零点说明测量值是在低值向高值变化的过程中经过零点，该过程测量值不断增大。负向过零点说明测量值在高值向低值变化的过程中经过零点，该过程测量值不断减小。

图2所示为本发明实施例提供的一种比例参数在线动态式实时自动寻优控制方法的流程示意图。

参见图2，本发明实施例提供的比例参数在线动态式实时自动寻优控制方法包括以下步骤：

S1、检测当前机组运行参数的测量值是否为正向过零点或负向过零点。

S2、若当前机组运行参数的测量值为正向过零点，则确定机组运行参数的测量值在当前正向过零点到下一个正向过零点之间的最大值与最小值，以及在第一预设时长内能否检测到负向过零点，同时机组运行参数的测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内的持续时间是否超过第二预设时长。

其中，预设阈值范围、第一预设时长以及第二预设时长具体可根据实际的调节需求设定。一种可选的实现方式中，可将预设阈值范围设置为-0.3到0.3，第一预设时长设置为600秒，第二预设时长设置为180秒。

需要说明的是，一个典型被调量测量值变化曲线可分为四个区域，如图3所示：一区为正值增长区，二区为正值减小区，三区为负值减小区，四区为负值增长区，“0”点为正向过零点，“2”点为负向过零点，“1”点取到正向最大值+a，“3”点取到负向最小值-b。因此，机组运行参数的测量值在当前正向过零点到下一个正向过零点之间的最大值和最小值即为正弦曲线一个周期内的两个最值+a和-b。依据自动控制原理，

的值能够反映比例作用的强弱，因此可根据

的取值来判断比例作用的强弱，进而对比例参数进行相应的调节。

此外，参考图3，若测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内，则说明测量值和设定值的偏差较大，同时如果一直未检测到下一个过零点，则表示测量值在一区或三区的持续时间较长，测量值迟迟未能达到最大值点或最小值点，说明此时需要增大比例参数，从而增强比例作用，使得测量值快速到的最大值点或最小值点。

S3、若最大值与最小值比值的绝对值大于第一设定阈值，则在检测到下一个正向过零点时，减小PID控制器的比例参数。

即，

的取值较大，比例作用过强，需要减小对比例参数进而减弱比例作用。

其中，所述第一设定阈值具体可根据实际需求进行设定。一种可选的实现方式中，第一设定阈值具体可以设置为0.8。

S4、若最大值与最小值比值的绝对值小于第二设定阈值，则在检测到下一个正向过零点时，增大PID控制器的比例参数。

即，

的取值较小，比例作用过弱，需要减小对比例参数进而增强比例作用。

其中，所述第二设定阈值具体可根据实际需求进行设定。一种可选的实现方式中，第二设定阈值具体可以设置为0.2。

S5、若在第一预设时长内未检测到负向过零点，同时机组运行参数的测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内的持续时间超过第二预设时长，则在检测到负向过零点时，增大PID控制器的比例参数。

即，已检测到正向过零点，但一直未检测到下一个负向过零点，同时测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内，说明测量值在一区的持续时间较长，测量值迟迟未能达到最大值+a，说明此时需要增大比例参数，从而增强比例作用，使得测量值快速到的最大值点。

S6、若当前机组运行参数的测量值为负向过零点，则确定在第一预设时长内能否检测到正向过零点，同时机组运行参数的测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内的持续时间是否超过第二预设时长。

S7、若在第一预设时长内未检测到正向过零点，同时机组运行参数的测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内的持续时间超过第二预设时长，则在检测到正向过零点时，增大PID控制器的比例参数。

即，已检测到负向过零点，但一直未检测到下一个正向过零点，同时测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内，说明测量值在三区的持续时间较长，测量值迟迟未能达到最小值-b，说明此时需要增大比例参数，从而增强比例作用，使得测量值快速到的最小值点。

优选的，本发明实施例提供的比例参数在线动态式实时自动寻优控制方法中，检测当前机组运行参数的测量值是否为正向过零点或负向过零点(即步骤1)，具体可以包括：

确定当前机组运行参数的测量值与设定值之间的差值是否在预设差值范围内；

若当前机组运行参数的测量值与设定值的差值不在预设差值范围内，则确定当前机组运行参数的测量值不是正向过零点或负向过零点；

若当前机组运行参数的测量值与设定值的差值在预设差值范围内，且当前机组运行参数的测量值与滞后值大于预设高选值，则确定当前机组运行参数的测量值为正向过零点；

若当前机组运行参数的测量值与设定值的差值在预设差值范围内，且当前机组运行参数的测量值与滞后值大于预设低选值，则确定当前机组运行参数的测量值为负向过零点。

其中，所述高选值和所述低选值具体可根据机组工况进行设定，本发明实施例对此不做具体限定。

优选的，本发明实施例提供的比例参数在线动态式实时自动寻优控制方法中，减小预设的PID控制器比例参数，具体可以包括：

将PID控制器的比例参数减小预设变化量。

类似的，增大预设的PID控制器比例参数，具体可以包括：

将PID控制器的比例参数增大预设变化量。

优选的，本发明实施例提供的比例参数在线动态式实时自动寻优控制方法中，将所述预设变化量设置为0.1。即，以0.1为调节量，逐步调节PID控制器比例参数，以增大或减小比例作用。

基于上述方法，本发明实施例还提供了一种比例参数在线动态式实时自动寻优控制装置，如图4所示。

参见图4，本发明实施例提供的比例参数在线动态式实时自动寻优控制装置，包括：过零点检测单元10、最值选择单元20、比例升判断单元、比例降判断单元以及比例参数修正单元。

其中，过零点检测单元，用于检测机组运行参数的测量值的正向过零点和负向过零点。

最值选择单元，用于在过零点检测单元检测到机组运行参数的测量值为正向过零点时，确定机组运行参数的测量值在当前正向过零点到下一个正向过零点之间的最大值和最小值。

比例降判断单元，用于判断最大值与最小值比值的绝对值是否大于第一设定阈值，若最大值与最小值比值的绝对值大于第一设定阈值，则在过零点检测单元检测到下一个正向过零点时输出比例降信号。

比例升判断单元，用于判断最大值与最小值比值的绝对值是否小于第二设定阈值，若最大值与最小值比值的绝对值小于第二设定阈值，则在过零点检测单元检测到下一个正向过零点时输出比例升信号；以及，在过零点检测单元检测到机组运行参数的测量值为正向过零点之后，判断第一预设条件是否成立，以及，在过零点检测单元检测到机组运行参数的测量值为负向过零点时，判断第二预设条件是否成立，并在第一预设条件或第二预设条件成立时，输出比例降信号。

比例参数修正单元，用于在比例降判断单元输出比例降信号时，减小PID控制器的比例参数；以及，在比例升判断单元输出比例升信号时，增大PID控制器的比例参数。

其中，第一预设条件为过零点检测单元在第一预设时长内未检测到正向过零点，同时机组运行参数的测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内的持续时间超过第二预设时长；第二预设条件为过零点检测单元在第一预设时长内未检测到负向过零点，同时机组运行参数的测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内的持续时间超过第二预设时长。

本发明实施例上述装置的理论依据参见前述方法，此处不再赘述。

进一步的，参见图5，本发明实施例的一种可选的实现方式中，过零点检测单元具体可以包括：滞后模块101、第一加法器102、第一高限监视模块103、第一延迟模块104、第一低限监视模块105、第二延迟模块106、第二加法器107、第一高低限监视模块108、第一非模块109、第一与模块110以及第二与模块111。

其中，滞后模块101的输入端输入机组运行参数的测量值，输出端连接第一加法器102的负数输入端，第一加法器102的正数输入端输入机组运行参数的测量值，第一加法器102的输出端分别连接第一高限监视模块103和第二高限监视模块的输入端，第一高限监视模块103的输出端连接第一延迟模块104的输入端，第一延迟模块104的输出端连接第一与模块110的一输入端，第一低限监视模块105的输出端连接第二延迟模块106的输入端，第二延迟模块106的输出端连接第二与模块111的一输入端；第二加法器107的正数输入端输入机组运行参数的测量值，负数输入端输入机组运行参数的设定值，输出端连接第一高低限监视模块108，第一高低限监视模块108的输出端连接第一非模块109、第一非模块109的输出端分别连接第一与模块110和第二与模块111的另一输入端；

当第一与模块110的输出端输出高电平时，表示当前机组运行参数的测量值为正向过零点；当第二与模块111的输出端输出高电平时，表示当前机组运行参数的测量值为负向过零点。

上述过零点检测单元的工作原理在于：当测量值同设定值经第一加法器102求差后，两者的差值经过第一高低限监视模块108，如果差值在很小的正负偏差(如±0.05)范围内，经第一非模块109取反后，信号输出为“1”，此时判断出设定值同测量值偏差在±0.05之内，说明测量值此时过零点。进一步的，测量值与经过滞后模块101后的滞后值在第二加法器107进行求差运算，若差值大于第一高限监视模块103(表示测量值大于滞后值)，则第一高限监视模块103输出“1”，因此在过零信号输出为“1”时，两路输出经第一与模块110后，输出为“1”，即表示检测到正向过零点。类似的，测量值与滞后值的差值小于第一低限监视模块105(表示测量值小于滞后值)，则第一低限监视模块105输出“1”，因此在过零信号输出为“1”时，两路输出经第二与模块111后，输出为“1”，即表示检测到负向过零点。

进一步的，参见图5，本发明实施例的一种可选的实现方式中，最值选择单元具体可以包括：第一脉冲模块201、第三延迟模块202、第一触发选择模块203、高选模块204、第二触发选择模块205、低选模块206。

其中，第一脉冲模块201的输入端连接第一与模块110的输出端，第一脉冲模块201的输出端连接第三延迟模块202的输入端，第三延迟模块202的输出端分别连接第一触发选择模块203和第二触发选择模块205的触发端；机组运行参数的测量值分别输入第一触发选择模块203的Y端、第二触发选择模块205的Y端、高选模块204的一输入端以及低选模块206的一输入端；高选模块204的另一输入端连接第一触发选择模块203的输出端，输出端连接第一触发选择模块203的N端；低选模块206的另一输入端连接第二触发选择模块205的输出端，输出端连接第二触发选择模块205的N端。

最值选择单元的逻辑实现原理为：记录某一时刻的最大值并保持，直到下一时刻出现比上一时刻更大的值，此时清除上一时刻的值，记录并保持该时刻更大新值，依次类推，经过一个完整的波形过后，就能输出该段波形内的最大值；记录某一刻的最小值并保持，直到下一时刻出现比上一时刻更小的值，此时清除上一时刻的值，记录并保持该时刻更小新值，依次类推，经过一个完整的波形过后，就能输出该段波形内的最小值。

最值选择单元的工作原理为：

正向过零信号通过第一脉冲模块201、第三延迟模块202后，输入触发选择块的触发端，触发选择块的Y路导通，输出路的当前测量值，通过高选模块204对两路信号取大值输出，此刻高选模块204输入端两路均为当前测量值，即设定值，因此该时刻输出设定值。当正向过零信号消失后，高选模块204对上一时刻的输出值与当前测量值比较后取较大值输出。在图3的测量值典型曲线中，当正向过零信号消失后，在一区，由于测量值不断变大，通过高选模块204的值不断增大，直到到达1点，即最高点a值，此时大选模块输出a值并保持；之后曲线进入二区，由于测量值不断减小，此时高选模块204输出a值保持不变化，在后续的三区和四区，大值选择块一直保持大值a输出不变。

正向过零信号通过第一脉冲模块201、第三延迟模块202后，触发触发选择模块Y路导通，输出Y路的当前测量值，通过低选模块206对两路信号取小值输出，此刻低选模块206输入端两路均为当前测量值，即设定值，因此低选模块206输出设定值。当正向过零信号消失后，低选模块206对上一时刻的输出值与当前测量值比较后取较小值输出。在图3测量值典型曲线中，当正向过零信号消失后，在一区，由于测量值不断变大，通过低选模块206的值一直不变化，保持输出设定值，到达最高1点后进入二区，此时测量值不断减小，但仍比设定值大，因此低选模块206保持输出设定值不变化，进入三区后由于测量值比设定值小，低选模块206值不断更新最小新值，直到到达3点，即最低点b值，此时低选模块206输出b值并保持，进入四区后，由于测量值不断变大，直到四区结束，小值选择块一直保持b值。

进一步的，参见图5，本发明实施例的一种可选的实现方式中，比例降判断单元具体可以包括：取绝对值模块301、除法器302、第二高限监视模块303、第三与模块304以及第二脉冲模块305。

其中，取绝对值模块301的输入端连接低选模块206的输出端，输出端连接除法器302的D端；高选模块204的输出端连接除法器302的N端，除法器302的输出端连接第二高限监视模块303的输入端，第二高限监视模块303的输出端连接第三与模块304的一输入端，第三与模块304的另一输入端连接第一脉冲模块201的输出端，第三与模块304的输出端连接第二脉冲模块305的输入端；第二脉冲模块305的输出为高电平时即表示比例降信号。

上述比例降判断单元的工作原理为：通过最大值选择模块后，所选取的最大值与最小值，恰为正弦曲线一个周期内的两个最值，最大值+a,最小值-b，依据自动控制原理，

的值能够反映比例作用的强弱。据此设定高选模块204，此处设定当高选模块204值大于0.8时，高选模块204输出“1”。高选模块204选择并输出的最大值送入除法器302的N端，低选模块206选择并输出的最小值取绝对值后送入除法器302的D端，从而进行N端的值与D端的值做除法运算，两者的商送入高限监视模块进行判断,当大于设定值(优选为0.8)时，输出“1”送入第三与模块304，当测量值正处于“正向过零点”时，说明测量值曲线已经经过一个周期，输出“1”送入第三与模块304，第三与模块304输出为“1”，触发比例参数修正单元调节比例参数，从而实现在“正向过零点”时触发比例升逻辑，对比例作用P值进行修改，此时由于设定值与测量值近似相等，因此对系统造成的扰动最小，实现无扰动态优化。

进一步的，参见图5，本发明实施例的一种可选的实现方式中，比例升判断单元具体可以包括：第一或模块401、第二非模块402、第四延迟模块403、第二高低限监视模块404、第五延迟模块405、第四与模块406、第二或模块407、第二低限监视模块408、第五与模块409以及第三脉冲模块410。

其中，第一或模块401的两个输入端分别连接第一与模块110和第二与模块111的输出端，第一或模块401的输出端连接第二非模块402的输入端，第二非模块402的输出端连接第四延迟模块403的输入端，第四延迟模块403的输出端连接第四与模块406的一输入端；第二高低限监视模块404的输入端连接第二加法器107的输出端，第二高低限监视模块404的输出端连接第五延迟模块405的输入端，第五延迟模块405的输出端连接第四与模块406的另一输入端，第四与模块406的输出断连接第二或模块407的一输入端；第二低限监视模块408的输入端连接除法器302的输出端，第二低限监视模块408的输出端连接第五与模块409的一输入端，第五与模块409的另一输入端连接第一脉冲模块201的输出端，第五与模块409的输出端连接第二或模块407的另一输入端，第二或模块407的输出端连接第三脉冲模块410的输入端；第三脉冲模块410的输出为高电平时即表示比例升信号。

上述比例升判断单元的工作原理为：第二或模块407的两个输入端任意一个为“1”时，触发比例参数修正单元工作。

其中，对于上面的输入端：当低限监视模块对

进行判断后，该值小于设定值(优选为0.2)时，输出“1”送入第五与模块409，当测量值正处于“正向过零点”时，说明测量值曲线已经经过一个周期，输出“1”送入第五与模块409，第五与模块409输出为“1”，触发比例参数修正单元调节比例参数，从而实现在“正向过零点”时触发比例升逻辑，对比例作用P值进行修改，此时由于设定值与测量值近似相等，因此对系统造成的扰动最小，实现无扰动态优化。

对于下面的输入端，当正向过零或负向过零信号消失时，经第二非模块402取反后，第四延迟模块403开始计时，延时600s后信号触发。在600s内，若未检测到测量值的曲线通过正向过零点或者负向过零点，同时当测量值同设定值相减，两者的差值大于正负偏差(±0.3),则第二高低限监视模块404输出为“1”，当信号保持180s时，第五延迟模块405输出为“1”，以上两个条件同时满足，说明此时比例作用过弱，对控制系统的调节能力远远不够，此时触发比例参数修正单元调节比例参数。

进一步的，参见图5，本发明实施例的一种可选的实现方式中，比例参数修正单元具体可以包括：第一设定模块501、第二设定模块502、第三触发选择模块503、第四触发选择模块504以及第三加法器505。

其中，第一设定模块501用于设定修正PID控制器比例参数的变化量；第二设定模块502用于设定固定值零；第一设定模块501的输出端分别连接第三触发选择模块503和第四触发选择模块504的Y端，第二设定模块502的输出端分别连接第三触发选择模块503和第四触发选择模块504的N端；第三触发选择模块503的触发端连接第三脉冲模块410的输出端，第三触发选择模块503的输出端连接第三加法器505的一正数输入端；第四触发选择模块504的触发端连接第二脉冲模块305的输出端，第四触发选择模块504的输出端连接第三加法器505的负数输入端；第三加法器505的输出端连接至其另一正数输入端。

上述比例参数修正单元的工作原理为：当比例升脉冲信号发时，第三触发选择模块503的Y路导通，切换值0.1叠加进第三加法器505，第三加法器505对预设的PID控制器比例系数加上常数0.1，从而增强比例作用，如下个周期同样发此信号，则再增加0.1，循环类推，直到比例作用增强不再发此信号；当比例降脉冲信号发时，第四触发选择模块504的Y路导通，切换值0.1乘以-1叠加进第三加法器505，第三加法器505对预设的PID控制器比例系数减去常数0.1，从而减弱比例作用，如下个周期同样发此信号，则再减0.1，循环类推，直到比例作用减弱不再发此信号。

基于本发明实施例提供的比例参数在线动态式实时自动寻优控制方法和装置，通过自辨识、变参数动态修正PID控制器的比例系数，从而对PID控制器的比例作用进行在线、实时、动态调整及优化，自动寻找最优控制参数，从而提高控制器的调节品质，增强机组的自动控制水平。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种比例参数在线动态式实时自动寻优控制方法，其特征在于，包括：

检测当前机组运行参数的测量值是否为正向过零点或负向过零点；其中正向过零点指的是测量值在低值向高值变化的过程中经过的零点，也即测量值同滞后值的差值为正值的过程中经过的零点；负向过零点指的是测量值在高值向低值变化的过程中经过零点，也即测量值同滞后值的差值为负值的过程中经过的零点；

若当前机组运行参数的测量值为正向过零点，则确定机组运行参数的测量值在当前正向过零点到下一个正向过零点之间的最大值与最小值；若所述最大值与所述最小值比值的绝对值大于第一设定阈值，则在检测到所述下一个正向过零点时，减小PID控制器的比例参数；若所述最大值与所述最小值比值的绝对值小于第二设定阈值，则在检测到所述下一个正向过零点时，增大PID控制器的比例参数；以及，

若当前机组运行参数的测量值为正向过零点，并且在第一预设时长内未检测到负向过零点，同时机组运行参数的测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内的持续时间超过第二预设时长，则在检测到负向过零点时，增大PID控制器的比例参数；或者，

若当前机组运行参数的测量值为负向过零点，并且在第一预设时长内未检测到正向过零点，同时机组运行参数的测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内的持续时间超过第二预设时长，则在检测到正向过零点时，增大PID控制器的比例参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测当前机组运行参数的测量值是否为正向过零点或负向过零点，包括：

确定当前机组运行参数的测量值与设定值之间的差值是否在预设差值范围内；

若当前机组运行参数的测量值与设定值的差值不在预设差值范围内，则确定当前机组运行参数的测量值不是正向过零点或负向过零点；

若当前机组运行参数的测量值与设定值的差值在预设差值范围内，且当前机组运行参数的测量值与滞后值大于预设高选值，则确定当前机组运行参数的测量值为正向过零点；

若当前机组运行参数的测量值与设定值的差值在预设差值范围内，且当前机组运行参数的测量值与滞后值大于预设低选值，则确定当前机组运行参数的测量值为负向过零点。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述减小预设的PID控制器比例参数，包括：

将所述PID控制器的比例参数减小预设变化量；

所述增大预设的PID控制器比例参数，包括：

将所述PID控制器的比例参数增大预设变化量。

4.一种比例参数在线动态式实时自动寻优控制装置，其特征在于，包括：过零点检测单元、最值选择单元、比例升判断单元、比例降判断单元以及比例参数修正单元；

其中，所述过零点检测单元，用于检测机组运行参数的测量值的正向过零点和负向过零点；其中正向过零点指的是测量值在低值向高值变化的过程中经过的零点，也即测量值同滞后值的差值为正值的过程中经过的零点；负向过零点指的是测量值在高值向低值变化的过程中经过零点，也即测量值同滞后值的差值为负值的过程中经过的零点；

所述最值选择单元，用于在过零点检测单元检测到机组运行参数的测量值为正向过零点时，确定机组运行参数的测量值在当前正向过零点到下一个正向过零点之间的最大值和最小值；

所述比例降判断单元，用于判断所述最大值与所述最小值比值的绝对值是否大于第一设定阈值，若所述最大值与所述最小值比值的绝对值大于所述第一设定阈值，则在所述过零点检测单元检测到所述下一个正向过零点时输出比例降信号；

所述比例升判断单元，用于判断所述最大值与所述最小值比值的绝对值是否小于第二设定阈值，若所述最大值与所述最小值比值的绝对值小于所述第二设定阈值，则在所述过零点检测单元检测到所述下一个正向过零点时输出比例升信号；以及，

在所述过零点检测单元检测到机组运行参数的测量值为正向过零点之后，判断第一预设条件是否成立，以及，在所述过零点检测单元检测到机组运行参数的测量值为负向过零点时，判断第二预设条件是否成立，并在所述第一预设条件或所述第二预设条件成立时，输出比例降信号；

其中，所述第一预设条件为所述过零点检测单元在第一预设时长内未检测到正向过零点，同时机组运行参数的测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内的持续时间超过第二预设时长；所述第二预设条件为所述过零点检测单元在第一预设时长内未检测到负向过零点，同时机组运行参数的测量值和设定值的差值不在预设阈值范围之内的持续时间超过第二预设时长；

所述比例参数修正单元，用于在所述比例降判断单元输出比例降信号时，减小PID控制器的比例参数；以及，在所述比例升判断单元输出比例升信号时，增大PID控制器的比例参数。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述过零点检测单元包括：滞后模块、第一加法器、第一高限监视模块、第一延迟模块、第一低限监视模块、第二延迟模块、第二加法器、第一高低限监视模块、第一非模块、第一与模块以及第二与模块；

其中，所述滞后模块的输入端输入机组运行参数的测量值，输出端连接所述第一加法器的负数输入端，所述第一加法器的正数输入端输入机组运行参数的测量值，所述第一加法器的输出端分别连接所述第一高限监视模块和所述第一高限监视模块的输入端，所述第一高限监视模块的输出端连接所述第一延迟模块的输入端，所述第一延迟模块的输出端连接第一与模块的一输入端，所述第一低限监视模块的输出端连接所述第二延迟模块的输入端，所述第二延迟模块的输出端连接所述第二与模块的一输入端；所述第二加法器的正数输入端输入机组运行参数的测量值，负数输入端输入机组运行参数的设定值，输出端连接所述第一高低限监视模块，所述第一高低限监视模块的输出端连接所述第一非模块、所述第一非模块的输出端分别连接所述第一与模块和所述第二与模块的另一输入端；

当所述第一与模块的输出端输出高电平时，表示当前机组运行参数的测量值为正向过零点；当所述第二与模块的输出端输出高电平时，表示当前机组运行参数的测量值为负向过零点。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述最值选择单元包括：第一脉冲模块、第三延迟模块、第一触发选择模块、高选模块、第二触发选择模块、低选模块；

其中，所述第一脉冲模块的输入端连接所述第一与模块的输出端，所述第一脉冲模块的输出端连接所述第三延迟模块的输入端，所述第三延迟模块的输出端分别连接所述第一触发选择模块和所述第二触发选择模块的触发端；机组运行参数的测量值分别输入所述第一触发选择模块的Y端、所述第二触发选择模块的Y端、所述高选模块的一输入端以及所述低选模块的一输入端；所述高选模块的另一输入端连接所述第一触发选择模块的输出端，输出端连接所述第一触发选择模块的N端；所述低选模块的另一输入端连接所述第二触发选择模块的输出端，输出端连接所述第二触发选择模块的N端。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述比例降判断单元包括：取绝对值模块、除法器、第二高限监视模块、第三与模块以及第二脉冲模块；

其中，所述取绝对值模块的输入端连接所述低选模块的输出端，输出端连接所述除法器的D端；所述高选模块的输出端连接所述除法器的N端，所述除法器的输出端连接所述第二高限监视模块的输入端，所述第二高限监视模块的输出端连接所述第三与模块的一输入端，所述第三与模块的另一输入端连接所述第一脉冲模块的输出端，所述第三与模块的输出端连接所述第二脉冲模块的输入端；所述第二脉冲模块的输出为高电平时即表示所述比例降信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述比例升判断单元包括：第一或模块、第二非模块、第四延迟模块、第二高低限监视模块、第五延迟模块、第四与模块、第二或模块、第二低限监视模块、第五与模块以及第三脉冲模块；

其中，所述第一或模块的两个输入端分别连接所述第一与模块和所述第二与模块的输出端，所述第一或模块的输出端连接所述第二非模块的输入端，所述第二非模块的输出端连接所述第四延迟模块的输入端，所述第四延迟模块的输出端连接所述第四与模块的一输入端；所述第二高低限监视模块的输入端连接所述第二加法器的输出端，所述第二高低限监视模块的输出端连接所述第五延迟模块的输入端，所述第五延迟模块的输出端连接所述第四与模块的另一输入端，所述第四与模块的输出断连接所述第二或模块的一输入端；所述第二低限监视模块的输入端连接所述除法器的输出端，所述第二低限监视模块的输出端连接所述第五与模块的一输入端，所述第五与模块的另一输入端连接所述第一脉冲模块的输出端，所述第五与模块的输出端连接所述第二或模块的另一输入端，所述第二或模块的输出端连接所述第三脉冲模块的输入端；所述第三脉冲模块的输出为高电平时即表示所述比例升信号。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述比例参数修正单元包括：第一设定模块、第二设定模块、第三触发选择模块、第四触发选择模块以及第三加法器；

其中，所述第一设定模块用于设定修正PID控制器比例参数的变化量；所述第二设定模块用于设定固定值零；所述第一设定模块的输出端分别连接所述第三触发选择模块和所述第四触发选择模块的Y端，所述第二设定模块的输出端分别连接所述第三触发选择模块和所述第四触发选择模块的N端；所述第三触发选择模块的触发端连接所述第三脉冲模块的输出端，所述第三触发选择模块的输出端连接所述第三加法器的一正数输入端；所述第四触发选择模块的触发端连接所述第二脉冲模块的输出端，所述第四触发选择模块的输出端连接所述第三加法器的负数输入端；所述第三加法器的输出端连接至其另一正数输入端。

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