本發(fā)明涉及自適應(yīng)控制系統(tǒng)，具體涉及一種大功率直流爐整流電源控制主板及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、大功率直流爐整流電源控制主板主要使輸出電壓更穩(wěn)定，確保設(shè)備安全、提高能效、優(yōu)化性能和延長(zhǎng)設(shè)備壽命，保證爐子的穩(wěn)定運(yùn)行和高效生產(chǎn)。一般使用pid控制（proportional?(p)–integral(i)–derivative(d)?control）算法，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)整流器的輸出電壓以適應(yīng)負(fù)載變化來保持穩(wěn)定的輸出電壓，以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2、但是在使用ziegler-nichols方法去進(jìn)行調(diào)整增益系數(shù)，直到系統(tǒng)開始出現(xiàn)持續(xù)振蕩記錄對(duì)應(yīng)p值作為臨界增益的時(shí)候，由于開關(guān)元件的延遲性造成一些輸出數(shù)據(jù)不可取，使得真正系統(tǒng)開始出現(xiàn)持續(xù)振蕩時(shí)的計(jì)算可能出現(xiàn)偏差，現(xiàn)有方法對(duì)于增益系數(shù)的選取可能出現(xiàn)誤差；并且大功率直流爐在每次加料過程中，爐內(nèi)的負(fù)載條件和物理特性會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和負(fù)載特性發(fā)生改變，這種變化會(huì)影響pid控制系統(tǒng)的性能，可能不適應(yīng)新的工作情況，不利于大功率直流爐的穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有獲取pid參數(shù)不準(zhǔn)確，影響大功率直流爐穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種大功率直流爐整流電源控制主板及其控制方法，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、一種大功率直流爐整流電源控制主板，包括控制主板本體，還包括大功率直流爐整流電源控制系統(tǒng)，用于控制大功率直流爐整流電源：大功率直流爐整流電源控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、初始迭代模塊、加料更新判定模塊、加料更新迭代模塊和電壓控制模塊；

3、數(shù)據(jù)采集模塊：用于獲取溫度數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)；

4、初始迭代模塊：用于根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間間隔對(duì)p增益參數(shù)進(jìn)行初始迭代；根據(jù)電壓數(shù)據(jù)中電壓極值點(diǎn)與相鄰數(shù)據(jù)的差異特征，結(jié)合電壓極值點(diǎn)的采集時(shí)刻，獲取每個(gè)所述電壓極值點(diǎn)的價(jià)值參數(shù)；基于所述價(jià)值參數(shù)，分析每次所述初始迭代過程的電壓極值點(diǎn)的波動(dòng)穩(wěn)定性，獲取每次初始迭代的初始穩(wěn)定參數(shù)；根據(jù)所述初始穩(wěn)定參數(shù)終止所述初始迭代，獲取初始狀態(tài)的pid參數(shù)；

5、加料更新判定模塊：用于在當(dāng)前時(shí)刻的預(yù)設(shè)歷史時(shí)域鄰域內(nèi)，根據(jù)鄰域中點(diǎn)的兩側(cè)相鄰所述溫度數(shù)據(jù)的波動(dòng)差異特征，結(jié)合鄰域中點(diǎn)的所述電壓數(shù)據(jù)與相鄰數(shù)據(jù)的差異特征，確定重新迭代時(shí)刻；

6、加料更新迭代模塊：用于以最新的所述重新迭代時(shí)刻為起點(diǎn)，根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間間隔對(duì)p增益參數(shù)進(jìn)行更新迭代；根據(jù)每個(gè)電壓極值點(diǎn)的預(yù)設(shè)時(shí)域鄰域內(nèi)電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)的相關(guān)特征，獲取每個(gè)所述電壓極值點(diǎn)的可取性參數(shù)；基于所述可取性參數(shù)，分析每次更新迭代過程中所述電壓極值點(diǎn)的波動(dòng)穩(wěn)定性，獲取更新穩(wěn)定參數(shù)；根據(jù)所述更新穩(wěn)定參數(shù)終止所述更新迭代，確定當(dāng)前所述更新迭代的pid參數(shù)；

7、電壓控制模塊：用于根據(jù)所述pid參數(shù)控制大功率直流爐整流電源的輸出電壓。

8、進(jìn)一步地，所述直流爐在初始未加料階段通過所述初始狀態(tài)的pid參數(shù)進(jìn)行控制，在加料后通過所述更新迭代的pid參數(shù)進(jìn)行控制。

9、進(jìn)一步地，所述價(jià)值參數(shù)的獲取方法包括：

10、根據(jù)每個(gè)所述電壓極值點(diǎn)的采集時(shí)刻與首個(gè)采集時(shí)刻之間的時(shí)域間隔，結(jié)合每個(gè)所述電壓極值點(diǎn)的數(shù)值與兩側(cè)相鄰電壓數(shù)據(jù)數(shù)值的差異特征，獲取每個(gè)所述電壓極值點(diǎn)的價(jià)值參數(shù)；所述電壓極值點(diǎn)的數(shù)值與兩側(cè)相鄰電壓數(shù)據(jù)數(shù)值的差異特征與所述價(jià)值參數(shù)呈負(fù)相關(guān)；所述電壓極值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述時(shí)域間隔與所述價(jià)值參數(shù)呈正相關(guān)。

11、進(jìn)一步地，所述初始穩(wěn)定參數(shù)的獲取方法包括：

12、將電壓極大值點(diǎn)的所述價(jià)值參數(shù)進(jìn)行歸一化后作為對(duì)應(yīng)所述電壓極大值點(diǎn)的極大值加權(quán)權(quán)重；任意一次所述初始迭代過程的所有所述極大值加權(quán)權(quán)重的和值為1；基于所述極大值加權(quán)權(quán)重，對(duì)每次所述初始迭代過程的所述電壓極大值點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)求和獲得極大參考值；根據(jù)每次所述初始迭代過程的所有所述電壓極大值點(diǎn)與所述極大參考值的差異特征，獲取每次初始迭代的極大值誤差參數(shù)；

13、獲取每次初始迭代的極小值誤差參數(shù)；所述極小值誤差參數(shù)與所述極大值誤差參數(shù)的獲取過程相類同；

14、根據(jù)所述極小值誤差參數(shù)和所述極大值誤差參數(shù)獲取每次初始迭代的初始穩(wěn)定參數(shù)；所述極小值誤差參數(shù)與所述極大值誤差參數(shù)均與所述初始穩(wěn)定參數(shù)呈負(fù)相關(guān)。

15、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述初始穩(wěn)定參數(shù)終止所述初始迭代，獲取初始狀態(tài)的pid參數(shù)的方法包括：

16、當(dāng)所述初始穩(wěn)定參數(shù)大于或等于預(yù)設(shè)初始穩(wěn)定閾值時(shí)，終止所述初始迭代；根據(jù)ziegler-nichols方法，結(jié)合終止所述初始迭代時(shí)的所述p增益參數(shù)，獲取初始狀態(tài)的pid參數(shù)。

17、進(jìn)一步地，所述重新迭代時(shí)刻的獲取方法包括：

18、在當(dāng)前時(shí)刻的預(yù)設(shè)歷史時(shí)域鄰域內(nèi)，根據(jù)鄰域中點(diǎn)左側(cè)溫度數(shù)據(jù)的波動(dòng)劇烈特征，獲取左溫度波動(dòng)參數(shù)；根據(jù)鄰域中點(diǎn)右側(cè)溫度數(shù)據(jù)的波動(dòng)劇烈特征，獲取右溫度波動(dòng)參數(shù)；根據(jù)所述左溫度波動(dòng)參數(shù)和所述右溫度波動(dòng)參數(shù)獲取溫度變化參數(shù)；所述左溫度波動(dòng)參數(shù)和所述溫度變化參數(shù)呈負(fù)相關(guān)；所述右溫度波動(dòng)參數(shù)和所述溫度變化參數(shù)呈正相關(guān)；

19、根據(jù)鄰域中點(diǎn)的所述電壓數(shù)據(jù)與左側(cè)相鄰數(shù)據(jù)的差異特征，獲取左電壓差異參數(shù)；根據(jù)鄰域中點(diǎn)的所述電壓數(shù)據(jù)與右側(cè)相鄰數(shù)據(jù)的差異特征，獲取右電壓差異參數(shù)；根據(jù)所述左電壓差異參數(shù)和所述右電壓差異參數(shù)之間的差異獲取電壓變化參數(shù)；

20、根據(jù)所述溫度變化參數(shù)和所述電壓變化參數(shù)獲取更新需求參數(shù)；所述溫度變化參數(shù)和所述電壓變化參數(shù)均與所述更新需求參數(shù)呈正相關(guān)；當(dāng)所述更新需求參數(shù)大于預(yù)設(shè)更新需求閾值時(shí)，判定需要重新獲取pid參數(shù)，將當(dāng)前時(shí)刻作為重新迭代時(shí)刻。

21、進(jìn)一步地，所述可取性參數(shù)的獲取方法包括：

22、獲取每個(gè)電壓極值點(diǎn)的預(yù)設(shè)時(shí)域鄰域內(nèi)電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)的負(fù)相關(guān)程度，作為每個(gè)所述電壓極值點(diǎn)的可取性參數(shù)。

23、進(jìn)一步地，所述更新穩(wěn)定參數(shù)的獲取方法包括：

24、選擇時(shí)域最新的更新迭代過程為目標(biāo)迭代過程；對(duì)所述目標(biāo)迭代過程中的電壓極大值構(gòu)建拉格朗日插值多項(xiàng)式，獲取每個(gè)所述電壓極大值對(duì)應(yīng)的基函數(shù)；以所述可取性參數(shù)為加權(quán)權(quán)重，對(duì)所述目標(biāo)迭代過程中所有所述電壓極大值與對(duì)應(yīng)所述基函數(shù)的乘積進(jìn)行加權(quán)求和，獲得所述電壓極大值的走勢(shì)函數(shù)；

25、獲取電壓極小值的走勢(shì)函數(shù)；所述電壓極小值的走勢(shì)函數(shù)與所述電壓極大值的走勢(shì)函數(shù)的獲取過程相類同；

26、根據(jù)所述電壓極大值的走勢(shì)函數(shù)與所述電壓極小值的走勢(shì)函數(shù)之間差異的穩(wěn)定特征，獲取更新穩(wěn)定參數(shù)；所述更新穩(wěn)定參數(shù)與所述走勢(shì)函數(shù)之間差異的穩(wěn)定特征呈正相關(guān)。

27、進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述更新穩(wěn)定參數(shù)終止所述更新迭代，確定當(dāng)前所述更新迭代的pid參數(shù)的方法包括：

28、當(dāng)所述更新穩(wěn)定參數(shù)大于或等于預(yù)設(shè)更新穩(wěn)定閾值時(shí)，終止所述更新迭代；根據(jù)ziegler-nichols方法，結(jié)合終止所述更新迭代時(shí)的所述p增益參數(shù)，獲取當(dāng)前所述更新迭代的pid參數(shù)。

29、本發(fā)明還提出了一種大功率直流爐整流電源控制方法，所述控制方法包括：

30、獲取溫度數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)；

31、根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間間隔對(duì)增益參數(shù)進(jìn)行初始迭代；根據(jù)電壓數(shù)據(jù)中電壓極值點(diǎn)與相鄰數(shù)據(jù)的差異特征，結(jié)合電壓極值點(diǎn)的采集時(shí)刻，獲取每個(gè)所述電壓極值點(diǎn)的價(jià)值參數(shù)；基于所述價(jià)值參數(shù)，分析每次所述初始迭代過程的電壓極值點(diǎn)的波動(dòng)穩(wěn)定性，獲取每次初始迭代的初始穩(wěn)定參數(shù)；根據(jù)所述初始穩(wěn)定參數(shù)終止所述初始迭代，獲取初始狀態(tài)的pid參數(shù)；

32、在當(dāng)前時(shí)刻的預(yù)設(shè)歷史時(shí)域鄰域內(nèi)，根據(jù)鄰域中點(diǎn)的兩側(cè)相鄰所述溫度數(shù)據(jù)的波動(dòng)差異特征，結(jié)合鄰域中點(diǎn)的所述電壓數(shù)據(jù)與相鄰數(shù)據(jù)的差異特征，確定重新迭代時(shí)刻；

33、以最新的所述重新迭代時(shí)刻為起點(diǎn)，根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間間隔對(duì)增益參數(shù)進(jìn)行更新迭代；根據(jù)每個(gè)電壓極值點(diǎn)的預(yù)設(shè)時(shí)域鄰域內(nèi)電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)的相關(guān)特征，獲取每個(gè)所述電壓極值點(diǎn)的可取性參數(shù)；基于所述可取性參數(shù)，分析每次更新迭代過程中所述電壓極值點(diǎn)的波動(dòng)穩(wěn)定性，獲取更新穩(wěn)定參數(shù)；根據(jù)所述更新穩(wěn)定參數(shù)終止所述更新迭代，確定當(dāng)前所述更新迭代的pid參數(shù)；

34、根據(jù)所述pid參數(shù)控制大功率直流爐整流電源的輸出電壓。

35、本發(fā)明具有如下有益效果：

36、本發(fā)明首先通過數(shù)據(jù)采集模塊獲取溫度數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)，提供分析數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；進(jìn)一步在初始迭代模塊中對(duì)p增益參數(shù)進(jìn)行初始迭代；獲取每個(gè)電壓極值點(diǎn)的價(jià)值參數(shù)并基于價(jià)值參數(shù)，分析每次初始迭代過程的電壓極值點(diǎn)的波動(dòng)穩(wěn)定性，終止初始迭代，減少控制延遲或開關(guān)特性不穩(wěn)定導(dǎo)致電壓瞬時(shí)波動(dòng)的干擾，獲取初始狀態(tài)的pid參數(shù)，為直流爐在初始未加料階段的電壓控制提供依據(jù)；進(jìn)一步在加料更新判定模塊中通過溫度數(shù)據(jù)變化和電壓數(shù)據(jù)變化分析直流爐的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變，確定重新迭代時(shí)刻；進(jìn)一步在加料更新迭代模塊中，以最新的重新迭代時(shí)刻為起點(diǎn)對(duì)p增益參數(shù)進(jìn)行更新迭代；獲取每個(gè)電壓極值點(diǎn)的可取性參數(shù)并基于可取性參數(shù)，分析每次更新迭代過程中電壓極值點(diǎn)的波動(dòng)穩(wěn)定性，終止更新迭代，減少噪聲數(shù)據(jù)的干擾，確定當(dāng)前更新迭代的pid參數(shù)，提供直流爐加料改變工作狀態(tài)后的控制依據(jù)；最后在電壓控制模塊中，根據(jù)pid參數(shù)控制大功率直流爐整流電源的輸出電壓。本發(fā)明通過大功率直流爐整流電源控制系統(tǒng)自適應(yīng)更新pid參數(shù)，適應(yīng)大功率直流爐的不同工作狀態(tài)，使得整流電源的輸出電壓更穩(wěn)定，更有利于大功率直流爐的穩(wěn)定運(yùn)行。