基于FFT的实时系统控制模型的辨识与应用

来源 :大连交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shenqian1015
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PID控制是迄今为止最通用的控制方法。调查结果表明,90%以上控制回路中均采用自整定PID控制器。因此,PID控制器参数自整定技术是一门集自适应控制、智能控制、自动化过程控制为一体的高科技工程新技术,是当前十分热门的研究课题之一。然而由于被控对象参数变化,PID控制器参数也要随之变化,才能更好地控制被控对象,因此控制模型的辨识成为一个关键问题。基于频率特性的PID控制器参数自整定方法(SF法)是针对工程上常用的Z-N法与继电反馈法在获取临界周期Tc和临界增益Kc时可能会给系统带来扰动而提出的。该算法的创新之处在于它是基于连续频谱的识别,应用FFT进行时频序列转换然后在频域内建模。虽然该算法已在MATLAB中得到了仿真结果,但算法仍存在着一些不足,如导致频谱失真的主要误差因素-能量泄漏问题;重复性差及MATLAB仿真无法满足实时性要求等问题。本文针对上述问题,提出R(refine)-SF法,该算法在FFT(快速傅里叶)之前采用高通滤波来滤除信号的低频部分,使信号变化比较平稳的低频部分为零,再对其截断时,就避免了能量泄漏问题。同时巧妙地利用频率特性表达式中的除法将分子Y(jω)与分母X(jω)中混有的相同滤波器频谱消去。对重复性问题的研究发现是微分控制引起被控对象的输入信号峰值尖锐,在对其采样时的“栅栏效应”引起的误差。本文在LabVIEW平台下,通过OPC服务器连接下位机,使整个程序全部由LabVIEW和智能仪表的实时运算来实现,从而满足了实时性的要求。在实时系统中的实验结果表明,该算法求得的被控对象的频率特性与真实值相近,可以应用到需要求解被控对象频率特性的其他PID参数整定方法中。因此,该方法具有一定的推广应用价值。
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