CN111142370B - 基于功率脉宽驱动的闭环控制方法及系统 - Google Patents

基于功率脉宽驱动的闭环控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于功率脉宽驱动的闭环控制方法及系统，以系统内分布的多个控制器的多个区块，其中每个闭环区块每隔一个反馈检测周期对被控对象进行检测所得到反馈参数返回至控制器内与对应的设定参数进行比较，在反馈参数不在对应的设定参数的容许误差内的情况下，启动驱动对象调整被控对象的所述反馈参数至其处于设定参数的容许误差内，使得每个闭环区块所控制的被控对象都实现对反馈参数精确的最优控制，通过每个闭环区块的最优控制进行反馈递推，最终实现整个闭环控制系统所调整的多目标、多任务的稳定运行，该算法不仅适合与线性多任务多目标系统，而且完全适用于非线性系统的稳定闭环控制。

Description

基于功率脉宽驱动的闭环控制方法及系统
技术领域
本发明涉及一种闭环智能控制系统及新型控制方法，特别涉及一种基于分布式多区块多控制器的功率脉宽驱动的解决多目标、多任务、多控制器存在的闭环人工智能测控方法及多任务、多目标闭环控制系统。
背景技术
全球闭环智能化领域过程控制领域一直沿用的闭环控制理论是1936年英国人Albert Calendrer等人提出的PID （Proportion、Integral、Differential）控制算法，该控制算法于1939年获得美国专利，该专利书列出是的PID算法公式如下：
Figure 279233DEST_PATH_IMAGE001
利用该算法的机理所构建的系统是基于一个单中心的模拟控制系统，作为单中心测控的控制系统，当一个控制系统有多个控制变量m时，不仅有分别对应变量的控制设定参数群，测控系统涉足的每一个控制对象都需要一个PID算法的积分系数
Figure 946844DEST_PATH_IMAGE002
、比例系数
Figure 176968DEST_PATH_IMAGE003
、微分系数
Figure 722481DEST_PATH_IMAGE004
（i为第i个控制变量），则有系数数量的计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAA
然而随着工业过程的闭环智能化和智能化不断发展，会使得测控过程中会存在数百个反馈传感信息及闭环控制环节时，系数数量n会实现级数增长，PID算法则会由一阶函数变成极为复杂的高阶函数，且由于PID算法中系数之间的互相关联，致使系统难以保持最优设定，需要人工辅助调整参数。
PID控制算法由于要通过根据设定的参数、调整系数反复逼近测控目标，为保障系统的稳定必然忽视整个系统的能效，由此构建的系统往往能效低，在非线性系统中PID的运用则更加复杂，导致大量的复杂系统不能实现自动控制，需要有人的介入，根据经验调节系数，以保障系统的稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，旨在提供一种能应用于复杂系统下以实现自动控制，不需要人工接入进行经验系数调节的闭环控制方法，该闭环控制方法简称PDWC（PowerDriving Width Control）。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种基于功率脉宽驱动的闭环控制方法，其特征在于，设置多个控制器和多个驱动对象，每个控制器单独控制一个或多个驱动对象，所述每个驱动对象调整一个或多个被控对象的实时反馈参数，所述反馈参数包含有整个系统所要调整的最终目标反馈参数；所述闭环控制方法包括以下步骤：
每个控制器预存有能使对应被控对象处于所需运行状态的设定参数，将每个控制器及其所对应控制的功率脉宽驱动控制对象和对应调整的反馈参数设置为一个单独闭环区块；所述设定参数包含有对应最终目标反馈参数的最终目标设定参数；
各闭环区块内的控制器依据其预存的设定参数，检测对应被控对象中的实时反馈参数，若所述对应被控对象的反馈参数不满足所述设定参数，则所述控制器控制对应的驱动对象实施驱动，并检测驱动后所述对应被控对象的反馈参数，使所述对应被控对象处于所述设定参数所对应的运行状态；若所述对应被控对象的反馈参数满足所述设定参数，则停止进行功率驱动；
每一个控制器在最终目标反馈递推的基础上，通过每个闭环区块各自对被控对象的独立控制，每个闭环区块独立循环往复地检测被控对象中的实时反馈参数是否满足对应的设定参数，使各闭环区块各自保持在设定的参数范围内，进而使系统稳定输出在所设定的最终目标参数运行状态。
进一步地，所述驱动对象对所述反馈参数调整至所述控制器预存的设定参数的容许误差内。
进一步地，所述每个闭环区块内的控制器每隔一个反馈检测周期检测对应被控对象中对应于所述设定参数的反馈参数。
进一步地，所述最终目标反馈参数检测周期大于其余各闭环区块反馈检测周期中之最大值。这样在检测最终目标反馈参数时，每一个区块控制器均完成至少一次闭环控制。
所述控制器通过以下布尔代数算法进行控制：
Figure 541401DEST_PATH_IMAGE007
其中：
Figure 192962DEST_PATH_IMAGE008
：多任务、多目标闭环控制系统所控制的多个最终目标反馈参数；
m：系统内有m个功率驱动控制器和闭环区块；
j：所检测的第j个反馈变量； 例如：温度、压力、位移、阀门开、关、液位、上、下限位等；
Figure 175962DEST_PATH_IMAGE009
： m闭环区块内的第j个反馈变量所控制驱动执行后的反馈参数；
Figure 259587DEST_PATH_IMAGE010
：第“m”个闭环区块的第j个反馈参数的检测周期；
Figure 746063DEST_PATH_IMAGE011
：系统的最终目标反馈参数的检测周期。
本发明所要解决的另一个技术问题是，旨在提供一种在复杂多变量、多目标、多任务分布式系统中多传感反馈、多控制对象、多级控制过程、多个控制流程的复杂情形下，实现高稳定度、高精度多任务、多目标闭环控制的测控系统。
一种多任务、多目标闭环控制系统，包括多个控制器和多个驱动对象，每个控制器单独控制一个或多个驱动对象，所述每个驱动对象调整一个或多个被控对象的实时反馈参数，每个控制器及其所对应控制的功率脉宽驱动对象和对应调整的反馈参数设置为一个单独闭环区块；每一个控制器在最终目标反馈递推的基础上，通过每个闭环区块各自对被控对象的独立控制，每个闭环区块独立循环往复地检测被控对象中的实时反馈参数，是否满足对应的设定参数，使各闭环区块各自保持在设定的参数范围内，进而使系统稳定输出在所设定的最终目标参数运行状态。
本发明的有益效果是，每个闭环区块每隔一个反馈检测周期对被控对象进行检测所得到的实时反馈参数反馈至控制器内与对应的设定参数进行比较，在反馈参数不在对应的设定参数的容许误差内的情况下，启动驱动对象调整被控对象的所述反馈参数至其处于设定参数的容许误差内，使得每个闭环区块所控制的被控对象都实现对反馈参数精确的最优控制，通过每个闭环区块的最优控制进行反馈PDWC控制递推，最终实现整个多任务、多目标闭环控制系统所调整的目标参数的稳定输出。
而通过对目标参数反馈检测周期的设置必须大于整个系统内，各个区块内多任务、多目标闭环控制系反馈检测周期之最大值，且由于每个闭环区块的控制各自独立，不受其他闭环区块的影响，通过各自闭环区块在反馈检测周期内，不管系统内的闭环区块、被控对象和反馈参数的数量有多庞大，都能最终实现在一个目标检测周期内所述多任务、多目标闭环控制系统的可靠、稳定且精准地运行。
PDWC多目标、多任务控制算法，由于仅仅需要设定目标各自区块的参数，分别各自实现该区块环节精确的最优参数控制，每个控制器不受其他区块环节的影响，在各自控制精度的范围内，充分测控区块控制器，使得控制目标恒定在控制精度内，即可实现整个系统的可靠、稳定、精准运行。实现整个闭环控制系统的能效能最大化，由此构建的任意系统对于控制过程是否是线性或者非线性没有关联，因此，是一种解决即使是强非线性系统的复杂控制，所构建的系统完全能够摆脱人的干预，实现自动控制。
附图说明
图1为一种基于功率脉宽驱动的闭环控制方法的流程图；
图2为多任务、多目标闭环控制系统的结构框图；
图3为一种多热源多任务、多目标闭环控制系统的系统结构框图；
图4为图3中闭环区块一的系统结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式做进一步的详细描述。
实施例一
请参见图1，其示出了一种基于功率脉宽驱动的闭环控制方法的流程图，用于多任务、多目标闭环控制系统，该闭环控制方法包括如下步骤：
步骤101，每个控制器预存有能使对应被控对象处于所需运行状态的设定参数，控制器控制对应的驱动对象实施驱动，使所述对应被控对象处于所述设定参数所对应的运行状态；
步骤102，将每个控制器及其所对应控制的功率脉宽驱动对象和对应调整的反馈参数设置为一个单独闭环区块；其中，设定参数包含有对应最终目标反馈参数的最终目标设定参数；
步骤103，各闭环区块内的控制器依据其预存的设定参数，每隔一个检测周期检测对应被控对象中的实时反馈参数；
步骤104，判断对应被控对象的反馈参数是否满足所述设定参数，若不满足，进入步骤105，若满足，进入步骤106；
步骤105，所述控制器控制对应的驱动对象实施驱动，所述驱动对象对所述反馈参数调整至所述控制器预存的设定参数的容许误差内，使所述对应被控对象处于所述设定参数所对应的运行状态；
步骤106，停止进行功率驱动。
请参见图2，其示出了一种多任务、多目标闭环控制系统，具有多个控制器和多个驱动对象，每个驱动对象调整一个或多个被控对象的实时反馈参数，每个控制器及其所对应控制的驱动对象设置为一个单独闭环区块。
每一个控制器在最终目标反馈递推的基础上，通过每个闭环区块各自对被控对象的独立控制，每个闭环区块独立循环往复地检测被控对象中的实时反馈参数是否满足对应的设定参数，使各闭环区块各自保持在设定的参数范围内，进而使系统稳定输出在所设定的最终目标参数运行状态，最终目标反馈参数检测周期大于其余闭环区块反馈检测周期之中的最大值。
实施例二
请参见图3，其示出了一种多热源多任务、多目标闭环控制系统的系统结构框图，每个控制器预存有能使对应被控对象处于所需运行状态的设定参数，将单个控制器、以及其控制该设定参数所对应实时反馈参数的驱动对象，设置为一个单独闭环区块；该设定参数包含有对应最终目标反馈参数的最终目标设定参数，实时反馈参数都可以通过，图中的实线箭头指的是水流动的方向，也即是指例如阀门、泵等装置对被控对象例如集热水箱、恒温水箱等进行调整，虚线箭头指的是驱动对象即点火装置或熄火装置对被控对象即燃气锅炉的调整，虚线方框表示闭环区块。
请参见图4，其示出了闭环区块一的结构框图，控制器对区块的驱动对象即第一循环泵、第二循环泵进行控制，控制器内存储有设定参数即上太阳能集热器回收温度、下太阳能集热器回收温度、集热水箱水位第一设定下限值、集热水箱水位第二设定下限值和集热水箱水位设定上限值，控制器周期性地分别检测太阳能集热器和集热水箱中的反馈参数，即上太阳能集热器温度、下太阳能集热器温度和集热水箱水位，这类参数可以用设置于被控对象内的对应的传感器进行检测，图中的点划线箭头代表所检测到的反馈参数这类信息的传输方向，然后控制器将反馈参数与设定参数进行比较，并根据比较结果来决定是否对驱动对象进行驱动，本实施例的其他区块也采用相似的结构，在此不重复叙述。
如图3所示，该多热源多任务、多目标闭环控制系统中，包括五个闭环区块，每个闭环区块均设置一个控制器，每个控制器控制一个或多个驱动对象，驱动对象调整一个或多个反馈参数，所述闭环区块包括有太阳能集热器区块、余热回收区块、燃气锅炉区块、集热水箱区块和恒温水箱区块。
具体地，各闭环区块的具体组成如下：
区块一：太阳能直热式回收区块
该区块的驱动对象为：太阳能集热器第一循环泵、太阳能集热器第二循环泵、泄水阀门；
反馈参数为：上太阳能集热器温度、下太阳能集热器温度、集热水箱水位；
设定参数为：上太阳能集热器回收温度、下太阳能集热器回收温度、集热水箱水位第一设定下限值、集热水箱水位第二设定下限值（该值小于集热水箱水位第一设定下限值）、集热水箱水位设定上限值。
在检测周期内，当所在区块一的控制器检测到上太阳能集热器集热温度满足上太阳能集热器回收温度，且下太阳能集热器集热温度满足下太阳能集热器回收温度，如果检测到集热水箱水位低于集热水箱水位第一设定下限值，打开太阳能集热器第一循环泵，如果水箱水位低于集热水箱水位第二设定下限值，则同时打开太阳能集热器第一循环泵和太阳能集热器第二循环泵。
区块二：灶台余热回收区块
该区块的驱动对象为：第一余热回收水泵、第二余热回收水泵；
反馈参数为：灶台余热温度、余热回收循环水压；
设定参数为：余热回收温度上限值、余热回收温度上限值、余热回收循环水压上限值。
在检测周期内，当所在区块二的控制器检测到灶台余热温度高于余热回收温度下限值时，打开第一余热回收水泵，注入灶台冷水，回收余热。如果控制器检测到余热温度高于余热回收温度上限值且余热回收循环水压低于余热回收循环水压上限值，则打开第二余热回收水泵加大注入灶台冷水的量，加快回收速度。
区块三：燃气锅炉控制区块
该区块的驱动对象为：点火装置、熄火装置和防高温电动阀；
反馈参数包括有：集热水箱温度、锅炉出水温度和天然气气压；
设定参数包括有：恒温水箱温度下限值、恒温水箱温度上限值和天然气气压下限值。
在检测周期内，当所在区块三的控制器检测到集热水箱温度低于恒温水箱温度下限值时，定温出水电动阀关闭，集热水箱的水被输送到燃气锅炉，燃气锅炉的点火装置点火加热，当温度达到恒温水箱温度下限值与恒温水箱温度上限值之间时，停止加热，并把热水输送到恒温水箱中。该区块能在太阳能和灶台余热回收区块无法满足需求时启动，燃气锅炉的检测周期相对其他区块的被控对象可以设置更长时间较长，以避免燃气锅炉频繁点火和熄火，设置防高温电动阀，能使恒温水箱温度高于恒温水箱温度上限值时及时补水，以降低恒温水箱内的热水温度。
区块四：集热水箱到恒温水箱热水的转移区块
该区块的驱动对象为：第一热水转移泵、第二热水转移泵、补水阀、定温出水阀；
反馈参数包括：集水箱温度和集水箱液位；
设定参数包括有：集热水箱温度上限值、集热水箱温度下限值、集热水箱液位下限值、集热水箱液位下限值、恒温水箱液位上限值、恒温水箱液位下限值、集热水箱液位上限值。
在检测周期内，当所在区块四的控制器检测到集热水箱温度高于恒温水箱温度下限值，且恒温水箱液位低于上限时，打开定温出水阀和第一热水转移泵，在恒温水箱液位低于恒温水箱液位上限值时，两个转移泵都开。直到液位高于恒温水箱液位上限值或者集水箱液位低于集热水箱液位下限值为止,当集热水箱的液位低于集热水箱液位下限值时，启动补水阀往集热水箱补水。
区块五：恒温热水供水区块
该区块的驱动对象为：第一供水增压泵和第二供水增压泵；
反馈参数为：供水压力和供水口温度；
设定参数包括有：供水压力上限值和供水压力下限值。
在检测周期内，当所在区块五的控制器检测到当供水压力低于供水压力上限值时，打开第一供水增压泵供压，低于供水压力上限值时，再打开第二供水增压泵供压，最终目标保持恒温水箱温度液位在设定范围内，保证供水压力在设定范围内，其中供水温度取自恒温水箱温度，供水温度取决于各闭环区块的反馈递推，在该供热系统中，供水温度为最终目标反馈参数。
以上各闭环区块的目标设定参数与反馈参数之间，均设有容许误差，容许误差可以根据热水需求侧的要求设定，一方面保障热水供应的稳定性，一方面保障水压能够加压到最高热水需求处的压力，另一方面考虑节能减排和管路、用水阀门的承压能力，通常从工程角度，容许误差设定为：
Figure 834104DEST_PATH_IMAGE012
。
本实施例的控制器采用PDWC算法进行控制，PDWC算法的布尔代数表达式为：
Figure 288088DEST_PATH_IMAGE007
其中：
Figure 159092DEST_PATH_IMAGE008
：多任务、多目标闭环控制系统所控制的多个最终目标反馈参数；
m：系统内有m个功率驱动执行器；
j：所检测的反馈变量；
Figure 827971DEST_PATH_IMAGE009
：m区块内的第j个反馈变量所控制的驱动对象执行后的反馈参数；
Figure 775330DEST_PATH_IMAGE013
：m区块内的第j个反馈变量的反馈参数所对应的设定参数；
Figure 201763DEST_PATH_IMAGE014
：第“m”个控制区块第“j”个驱动对象的控制状态；根据反馈参数和设置参数的比较结果，确定驱动时
Figure 204354DEST_PATH_IMAGE014
=“1”，停止驱动时
Figure 914690DEST_PATH_IMAGE014
=“0”；
Figure 16638DEST_PATH_IMAGE010
：第“m”个控制区块的第j个反馈参数的检测周期；
Figure 258264DEST_PATH_IMAGE011
：系统的最终目标反馈参数的检测周期。
结合图2、图3，本实施例中，采用上述算法进行演算的具体过程如下（该演算的具体过程中，符号“
Figure 499101DEST_PATH_IMAGE015
”为“与”，符号“+”为“或”）：
区块1-太阳能直热式回收区块：
该闭环区块为区块1，故m=1，反馈参数有3个，即
Figure 814676DEST_PATH_IMAGE016
-
Figure 415421DEST_PATH_IMAGE017
依次为
Figure 65714DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 410108DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 845768DEST_PATH_IMAGE020
，设定参数有5个，即
Figure 40252DEST_PATH_IMAGE021
-
Figure 194152DEST_PATH_IMAGE022
以此为
Figure 76658DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 616092DEST_PATH_IMAGE024
、
Figure 230744DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure 668679DEST_PATH_IMAGE026
、
Figure 43291DEST_PATH_IMAGE027
，根据该闭环区块的系统结构，一共有3个驱动对象，即
Figure 187964DEST_PATH_IMAGE028
-
Figure 301414DEST_PATH_IMAGE029
依次为
Figure 413595DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 637903DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 902662DEST_PATH_IMAGE031
，则：
Figure 875429DEST_PATH_IMAGE032
；
Figure 22376DEST_PATH_IMAGE033
；
Figure 988058DEST_PATH_IMAGE034
；
其中：
Figure 356592DEST_PATH_IMAGE030
:太阳能集热器第一循环泵驱动状态；
Figure 811844DEST_PATH_IMAGE035
:太阳能集热器第二循环泵驱动状态；
Figure 649350DEST_PATH_IMAGE018
:上太阳能集热器温度；
Figure 903876DEST_PATH_IMAGE019
:下太阳能集热器温度；
Figure 939965DEST_PATH_IMAGE023
:上太阳能集热器回收温度；
Figure 503801DEST_PATH_IMAGE024
:下太阳能集热器回收温度；
Figure 812292DEST_PATH_IMAGE020
:集热水箱水位；
Figure 182093DEST_PATH_IMAGE025
:集热水箱水位设定下限值1；
Figure 275951DEST_PATH_IMAGE026
:集热水箱水位设定下限值2（小于设定值1）；
Figure 761422DEST_PATH_IMAGE031
:泄水阀门驱动状态；
Figure 370257DEST_PATH_IMAGE036
: 集热水箱水位设定上限值。
区块2-灶台余热回收区块：
该闭环区块为区块2，故m=2，反馈参数有2个，即
Figure 215854DEST_PATH_IMAGE037
-
Figure 413486DEST_PATH_IMAGE038
依次为
Figure 319125DEST_PATH_IMAGE039
、
Figure 415257DEST_PATH_IMAGE040
，设定参数有3个，即
Figure 815276DEST_PATH_IMAGE041
-
Figure 883727DEST_PATH_IMAGE042
以此为
Figure 22584DEST_PATH_IMAGE043
、
Figure 527383DEST_PATH_IMAGE044
、
Figure 980361DEST_PATH_IMAGE045
，根据该闭环区块的系统结构，一共有2个驱动对象，即
Figure 965635DEST_PATH_IMAGE046
-
Figure 963809DEST_PATH_IMAGE047
依次为
Figure 706637DEST_PATH_IMAGE048
、
Figure 760044DEST_PATH_IMAGE049
，则：
Figure 786775DEST_PATH_IMAGE050
；
Figure 205118DEST_PATH_IMAGE051
；
其中：
Figure 763138DEST_PATH_IMAGE052
: 第一余热回收水泵驱动状态；
Figure 31353DEST_PATH_IMAGE053
: 第二余热回收水泵驱动状态；
Figure 928902DEST_PATH_IMAGE054
:灶台余热温度；
Figure 580463DEST_PATH_IMAGE055
:预热回收循环水压；
Figure 547151DEST_PATH_IMAGE056
:预热回收循环水压上限。
区块3-燃气锅炉控制区块：
该闭环区块为区块3，故m=3，反馈参数有4个，即
Figure 880043DEST_PATH_IMAGE057
-
Figure 694416DEST_PATH_IMAGE058
依次为
Figure 205294DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 410010DEST_PATH_IMAGE060
、
Figure 608910DEST_PATH_IMAGE061
、
Figure 464740DEST_PATH_IMAGE060
，设定参数有3个，即
Figure 395786DEST_PATH_IMAGE062
-
Figure 150116DEST_PATH_IMAGE063
以此为
Figure 841122DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 302191DEST_PATH_IMAGE065
、
Figure 466456DEST_PATH_IMAGE066
，根据该闭环区块的系统结构，一共有4个驱动对象，即
Figure 895032DEST_PATH_IMAGE067
-
Figure 373418DEST_PATH_IMAGE068
依次为
Figure 751310DEST_PATH_IMAGE069
、
Figure 40471DEST_PATH_IMAGE070
、
Figure 441496DEST_PATH_IMAGE071
、
Figure 785890DEST_PATH_IMAGE072
，则：
Figure 205239DEST_PATH_IMAGE073
；
Figure 914569DEST_PATH_IMAGE074
；
Figure 553623DEST_PATH_IMAGE075
；
Figure 373811DEST_PATH_IMAGE076
；
其中：
Figure 726295DEST_PATH_IMAGE077
:点火装置驱动状态；
Figure 855794DEST_PATH_IMAGE078
:熄火装置驱动状态；
Figure 293729DEST_PATH_IMAGE079
:定温出水电动阀驱动状态；
Figure 917608DEST_PATH_IMAGE080
:防高温电动阀驱动状态；
Figure 813014DEST_PATH_IMAGE081
:集水箱温度；
Figure 926463DEST_PATH_IMAGE082
:恒温水箱温度；
Figure 789377DEST_PATH_IMAGE083
:恒温水箱温度下限；
Figure 200636DEST_PATH_IMAGE084
:恒温水箱温度上限；
Figure 527712DEST_PATH_IMAGE085
:锅炉出水温度；
Figure 484167DEST_PATH_IMAGE086
:天然气气压；
Figure 585109DEST_PATH_IMAGE087
:天然气气压下限。
区块4-集热水箱到恒温水箱热水的转移区块：
该闭环区块为区块4，故m=4，反馈参数有3个，即
Figure 613108DEST_PATH_IMAGE088
-
Figure 732374DEST_PATH_IMAGE089
依次为
Figure 187626DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 8820DEST_PATH_IMAGE090
、
Figure 512614DEST_PATH_IMAGE020
，设定参数有5个，即
Figure 814282DEST_PATH_IMAGE091
-
Figure 128851DEST_PATH_IMAGE092
以此为
Figure 188074DEST_PATH_IMAGE093
、
Figure 744826DEST_PATH_IMAGE094
、
Figure 838684DEST_PATH_IMAGE095
、
Figure 635739DEST_PATH_IMAGE096
、
Figure 944709DEST_PATH_IMAGE097
、
Figure 790305DEST_PATH_IMAGE064
，根据该闭环区块的系统结构，一共有4个驱动对象，即
Figure 800986DEST_PATH_IMAGE098
-
Figure 955893DEST_PATH_IMAGE099
依次为
Figure 52025DEST_PATH_IMAGE100
、
Figure 701312DEST_PATH_IMAGE101
、
Figure 254916DEST_PATH_IMAGE102
、
Figure 393773DEST_PATH_IMAGE071
，则：
Figure 914884DEST_PATH_IMAGE103
；
Figure 617130DEST_PATH_IMAGE104
；
Figure 336824DEST_PATH_IMAGE105
；
Figure 584266DEST_PATH_IMAGE106
；
其中：
Figure 654990DEST_PATH_IMAGE107
: 第一热水转移泵驱动状态；
Figure 396812DEST_PATH_IMAGE108
: 第二热水转移泵驱动状态；
Figure 174275DEST_PATH_IMAGE102
:补水阀
Figure 654935DEST_PATH_IMAGE081
:集水箱温度；
Figure 399906DEST_PATH_IMAGE020
:集水箱液位；
Figure 929108DEST_PATH_IMAGE109
:恒温水箱液位上限；
Figure 623394DEST_PATH_IMAGE110
:恒温水箱液位下限；
Figure 228950DEST_PATH_IMAGE111
:集水箱液位下限；
区块5-恒温热水供水区块：
该闭环区块为区块5，故m=5，反馈参数有1个，即
Figure 946370DEST_PATH_IMAGE112
依次为
Figure 341580DEST_PATH_IMAGE113
，设定参数有2个，即
Figure 342903DEST_PATH_IMAGE114
-
Figure 103048DEST_PATH_IMAGE115
以此为
Figure 370081DEST_PATH_IMAGE116
、
Figure 257397DEST_PATH_IMAGE117
，根据该闭环区块的系统结构，一共有2个驱动对象，即
Figure 863959DEST_PATH_IMAGE118
-
Figure 44273DEST_PATH_IMAGE119
依次为
Figure 798603DEST_PATH_IMAGE120
、
Figure 473298DEST_PATH_IMAGE121
，则：
Figure 685099DEST_PATH_IMAGE122
；
Figure 52626DEST_PATH_IMAGE123
；
其中：
Figure 294252DEST_PATH_IMAGE124
: 第一供水增压泵驱动状态；
Figure 756326DEST_PATH_IMAGE124
: 第二供水增压泵驱动状态；
Figure 399797DEST_PATH_IMAGE125
:供水压力；
Figure 672646DEST_PATH_IMAGE126
:供水压力上限；
Figure 401568DEST_PATH_IMAGE127
:供水压力下限；
该系统一共5个区块，故
Figure 168798DEST_PATH_IMAGE128
-
Figure 604458DEST_PATH_IMAGE129
依次为
Figure 376105DEST_PATH_IMAGE130
、
Figure 513694DEST_PATH_IMAGE131
、
Figure 333883DEST_PATH_IMAGE132
、
Figure 686367DEST_PATH_IMAGE133
、
Figure 317330DEST_PATH_IMAGE134
，对应
Figure 692948DEST_PATH_IMAGE135
-
Figure 113565DEST_PATH_IMAGE136
为
Figure 773086DEST_PATH_IMAGE137
、
Figure 500915DEST_PATH_IMAGE138
、
Figure 363829DEST_PATH_IMAGE139
、
Figure 588137DEST_PATH_IMAGE140
、
Figure 836584DEST_PATH_IMAGE141
，则：
Figure 58618DEST_PATH_IMAGE142
；
Figure 471145DEST_PATH_IMAGE143
；
Figure 187559DEST_PATH_IMAGE144
；
Figure 306825DEST_PATH_IMAGE145
；
Figure 683449DEST_PATH_IMAGE146
；
则PDWC算法总式为：
Figure 583272DEST_PATH_IMAGE147
；
其中：
Figure 87065DEST_PATH_IMAGE148
:：太阳能直热回收检测区块在
Figure 77149DEST_PATH_IMAGE011
时间段内的状态集合；
Figure 375406DEST_PATH_IMAGE131
：灶台余热回收区块在
Figure 762525DEST_PATH_IMAGE011
时间段内的状态集合；
Figure 319278DEST_PATH_IMAGE132
：燃气锅炉控制区块在
Figure 147556DEST_PATH_IMAGE011
时间段内的状态集合；
Figure 633026DEST_PATH_IMAGE133
：集热水箱到恒温水箱热水的转移区块在
Figure 179545DEST_PATH_IMAGE011
时间段内的状态集合；
Figure 539989DEST_PATH_IMAGE134
：恒温热水供水区块在
Figure 550670DEST_PATH_IMAGE011
时间段内的状态集合；
Figure 144724DEST_PATH_IMAGE149
:最终目标参数即供水温度，该供水温度取自恒温水箱温度；
Figure 240856DEST_PATH_IMAGE011
:最终目标参数检测周期，即供水温度的检测周期；
Figure 14777DEST_PATH_IMAGE150
:所有闭环区块中时间最长的检测周期，
Figure 568381DEST_PATH_IMAGE150
包括
Figure 644921DEST_PATH_IMAGE137
、
Figure 415300DEST_PATH_IMAGE138
、
Figure 602699DEST_PATH_IMAGE139
、
Figure 276388DEST_PATH_IMAGE140
和
Figure 523830DEST_PATH_IMAGE141
；
Figure 781504DEST_PATH_IMAGE137
:太阳能直热回收检测周期；
Figure 461010DEST_PATH_IMAGE138
：灶台余热回收检测周期；
Figure 238473DEST_PATH_IMAGE139
:燃气锅炉加热检测周期；
Figure 906083DEST_PATH_IMAGE140
:热水转移检测周期；
Figure 198525DEST_PATH_IMAGE141
:供水压力检测周期。
由于最终目标参数检测周期远大于所有闭环区块中时间最长的检测周期，实现在
Figure 993305DEST_PATH_IMAGE011
时段內，每一个闭环区块的控制器均完成至少一次对驱动对象的功率脉宽驱动，因此每个闭环区块的检测周期越小，则每个闭环区块所输出的波动就越小，进而整个系统的输出波动就会越小。
该闭环控制系统在运行过程中，没有非逻辑算法的系数，因此，不需要调节任何系数，只需各闭环区块每隔一个反馈检测周期获取反馈参数来与预存设定参数比较，根据比较结果是否处于设定参数的容许偏差之内，来启动或停止所述闭环区块的驱动对象即阀门、泵或余热回收、燃气加热设备，使得反馈参数被调整至设定参数的容许误差之内，即可保障整个系统的可靠、稳定运行。

Claims (4)

1.一种基于功率脉宽驱动的闭环控制方法，其特征在于，一种多任务、多目标闭环控制系统，设置多个控制器和多个驱动对象，每个控制器单独控制一个或多个驱动对象，所述每个驱动对象调整一个或多个被控对象的实时反馈参数，所述反馈参数包含有整个系统所要调整的最终目标反馈参数；所述闭环控制方法包括以下步骤：
每个控制器预存有能使对应被控对象处于所需运行状态的设定参数，将每个控制器及其所对应控制的功率脉宽驱动对象和对应调整的反馈参数设置为一个单独闭环区块；所述设定参数包含有对应最终目标反馈参数的最终目标设定参数；
各闭环区块内的控制器依据其预存的设定参数，检测对应被控对象中的实时反馈参数，若所述对应被控对象的反馈参数不满足所述设定参数，则所述控制器控制对应的驱动对象实施驱动，并检测驱动后所述对应被控对象的反馈参数，使所述对应被控对象处于所述设定参数所对应的运行状态；若所述对应被控对象的反馈参数满足所述设定参数，则停止进行功率驱动；
每一个控制器在最终目标反馈递推的基础上，通过每个闭环区块各自对被控对象的独立控制，每个闭环区块独立循环往复地检测被控对象中的实时反馈参数是否满足对应的设定参数，使各闭环区块各自保持在设定的参数范围内，进而使系统稳定输出在所设定的最终目标参数运行状态；
所述控制器通过以下布尔代数算法进行控制：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
：多任务、多目标闭环控制系统所控制的多个最终目标反馈参数；
m：系统内有m个功率驱动控制器和闭环区块；
j：所检测的第j个反馈变量；
Figure DEST_PATH_IMAGE006
：m区块内的第j个反馈变量所控制的驱动对象执行后的反馈参数；
Figure DEST_PATH_IMAGE008
：第“m”个闭环区块的第j个反馈参数的检测周期；
Figure DEST_PATH_IMAGE010
：系统的最终目标反馈参数的检测周期；
该多任务、多目标闭环控制系统中，包括五个闭环区块，每个闭环区块均设置一个控制器，每个控制器控制一个或多个驱动对象，驱动对象调整一个或多个反馈参数，所述闭环区块包括有太阳能集热器区块、余热回收区块、燃气锅炉区块、集热水箱区块和恒温水箱区块；
具体地，各闭环区块的具体组成如下：
区块一：太阳能集热式回收区块
该区块的驱动对象为：太阳能集热器第一循环泵、太阳能集热器第二循环泵、泄水阀门；
反馈参数为：上太阳能集热器温度、下太阳能集热器温度、集热水箱水位；
设定参数为：上太阳能集热器回收温度、下太阳能集热器回收温度、集热水箱水位第一设定下限值、集热水箱水位第二设定下限值且该值小于集热水箱水位第一设定下限值、集热水箱水位设定上限值；
在检测周期内，当所在区块一的控制器检测到上太阳能集热器集热温度满足上太阳能集热器回收温度，且下太阳能集热器集热温度满足下太阳能集热器回收温度，如果检测到集热水箱水位低于集热水箱水位第一设定下限值，打开太阳能集热器第一循环泵，如果集热水箱水位低于集热水箱水位第二设定下限值，则同时打开太阳能集热器第一循环泵和太阳能集热器第二循环泵；
区块二：灶台余热回收区块
该区块的驱动对象为：第一余热回收水泵、第二余热回收水泵；
反馈参数为：灶台余热温度、余热回收循环水压；
设定参数为：余热回收温度上限值、余热回收温度下限值、余热回收循环水压上限值；
在检测周期内，当所在区块二的控制器检测到灶台余热温度高于余热回收温度下限值时，打开第一余热回收水泵，注入灶台冷水，回收余热；如果控制器检测到余热温度高于余热回收温度上限值且余热回收循环水压低于余热回收循环水压上限值，则打开第二余热回收水泵加大注入灶台冷水的量，加快回收速度；
区块三：燃气锅炉控制区块
该区块的驱动对象为：点火装置、熄火装置和防高温电动阀；
反馈参数包括有：集热水箱温度、锅炉出水温度和天然气气压；
设定参数包括有：恒温水箱温度下限值、恒温水箱温度上限值和天然气气压下限值；
在检测周期内，当所在区块三的控制器检测到集热水箱温度低于恒温水箱温度下限值时，定温出水电动阀关闭，集热水箱的水被输送到燃气锅炉，燃气锅炉的点火装置点火加热，当温度达到恒温水箱温度下限值与恒温水箱温度上限值之间时，停止加热，并把热水输送到恒温水箱中；该区块能在太阳能和灶台余热回收区块无法满足需求时启动，燃气锅炉的检测周期相对其他区块的被控对象设置更长时间，以避免燃气锅炉频繁点火和熄火，设置防高温电动阀，能使恒温水箱温度高于恒温水箱温度上限值时及时补水，以降低恒温水箱内的热水温度；
区块四：集热水箱到恒温水箱热水的转移区块
该区块的驱动对象为：第一热水转移泵、第二热水转移泵、补水阀、定温出水阀；
反馈参数包括：集热水箱温度和集热 水箱液位；
设定参数包括有：集热水箱温度上限值、集热水箱温度下限值、集热水箱液位下限值、集热水箱液位下限值、恒温水箱液位上限值、恒温水箱液位下限值、集热水箱液位上限值；
在检测周期内，当所在区块四的控制器检测到集热水箱温度高于恒温水箱温度下限值，且恒温水箱液位低于上限时，打开定温出水阀和第一热水转移泵，在恒温水箱液位低于恒温水箱液位上限值时，两个转移泵都开；直到液位高于恒温水箱液位上限值或者集热水箱液位低于集热水箱液位下限值为止,当集热水箱的液位低于集热水箱液位下限值时，启动补水阀往集热水箱补水；
区块五：恒温热水供水区块
该区块的驱动对象为：第一供水增压泵和第二供水增压泵；
反馈参数为：供水压力和供水口温度；
设定参数包括有：供水压力上限值和供水压力下限值；
在检测周期内，当所在区块五的控制器检测到当供水压力低于供水压力上限值时，打开第一供水增压泵供压，低于供水压力下限值时，再打开第二供水增压泵供压，最终目标保持恒温水箱温度液位在设定范围内，保证供水压力在设定范围内，其中供水温度取自恒温水箱温度，供水温度取决于各闭环区块的反馈递推，在该系统中，供水温度为最终目标反馈参数。
2.根据权利要求1所述的闭环控制方法，其特征在于，还包括：所述驱动对象对所述反馈参数调整至所述控制器预存的设定参数的容许误差内。
3.根据权利要求1所述的闭环控制方法，其特征在于，还包括：所述每个闭环区块内的控制器每隔一个反馈检测周期检测对应于所述设定参数的反馈参数。
4.根据权利要求3所述的闭环控制方法，其特征在于，所述最终目标反馈参数的检测周期大于其余闭环区块反馈检测周期之中的最大值。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114646051B (zh) * 2022-03-17 2023-06-23 国网湖南省电力有限公司 超临界火电机组湿态运行锅炉给水自动控制方法及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04151449A (ja) * 1990-10-12 1992-05-25 Takagi Ind Co Ltd 湯水混合式瞬間湯沸器の給湯制御方法
CN101290507A (zh) * 2006-07-24 2008-10-22 杨玉栋 量化控制法
CN101556038A (zh) * 2009-05-27 2009-10-14 北京和隆优化控制技术有限公司 循环流化床锅炉稳定运行与经济燃烧优化控制系统
CN101788809A (zh) * 2009-08-17 2010-07-28 杭州和利时自动化有限公司 大型循环流化床锅炉(cfbb)机组协调控制系统(ccs)
JP2016109357A (ja) * 2014-12-05 2016-06-20 三浦工業株式会社 ボイラシステム
CN107664300A (zh) * 2016-07-29 2018-02-06 爱默生过程管理电力和水解决方案公司 多目标蒸汽温度控制

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7006900B2 (en) * 2002-11-14 2006-02-28 Asm International N.V. Hybrid cascade model-based predictive control system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04151449A (ja) * 1990-10-12 1992-05-25 Takagi Ind Co Ltd 湯水混合式瞬間湯沸器の給湯制御方法
CN101290507A (zh) * 2006-07-24 2008-10-22 杨玉栋 量化控制法
CN101556038A (zh) * 2009-05-27 2009-10-14 北京和隆优化控制技术有限公司 循环流化床锅炉稳定运行与经济燃烧优化控制系统
CN101788809A (zh) * 2009-08-17 2010-07-28 杭州和利时自动化有限公司 大型循环流化床锅炉(cfbb)机组协调控制系统(ccs)
JP2016109357A (ja) * 2014-12-05 2016-06-20 三浦工業株式会社 ボイラシステム
CN107664300A (zh) * 2016-07-29 2018-02-06 爱默生过程管理电力和水解决方案公司 多目标蒸汽温度控制

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种基于泛布尔代数的空调控制方法;陈静等;《武汉理工大学学报》;20020131;第24卷(第1期);第50-52页 *

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