控制系統(tǒng)的性能測試方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種控制系統(tǒng)的性能測試方法和系統(tǒng)，所述方法包括：獲取控制系統(tǒng)平穩(wěn)運行時的數(shù)據(jù)段，分別判斷獲取的數(shù)據(jù)段中每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路中是否存在預設(shè)的死區(qū)；若存在，從該對輸入-輸出數(shù)據(jù)的輸出數(shù)據(jù)中查找數(shù)據(jù)誤差在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值更改為對應(yīng)目標值，若不存在，則不更改該對輸入-輸出數(shù)據(jù)；通過分別分析每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)，獲取各數(shù)據(jù)輸出過程的最小方差和實際方差，并通過比較所述最小方差和所述實際方差，獲取每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標。本發(fā)明的控制系統(tǒng)的性能測試方法和系統(tǒng)，可根據(jù)各個控制回路的性能指標，更加準確、快速地判斷控制性能的好壞。
【專利說明】控制系統(tǒng)的性能測試方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種控制系統(tǒng)的性能測試方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的控制工程領(lǐng)域，如何基于智能設(shè)備實現(xiàn)控制系統(tǒng)的控制性能測試是控制工程領(lǐng)域的重要課題。在工程實踐中，應(yīng)用較廣泛的是基于最小方差的性能測試方法。在控制系統(tǒng)中，為防止執(zhí)行機構(gòu)因頻繁動作而損壞，在控制器中常常置有人工設(shè)置的死區(qū)。但是，上述測試方法并沒有考慮到控制器中人工設(shè)置的死區(qū)這個影響因素，無法消除死區(qū)對測試結(jié)果的影響，。因此，在這類情況下，基于最小方差的性能測試方法的測試結(jié)果無法正確反映控制器的控制性能，無法區(qū)別死區(qū)與控制器故障等因素，不能有效判斷回路是否正常工作，降低了控制性能的評判結(jié)果的準確率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要針對上述控制系統(tǒng)的性能測試方法無法消除死區(qū)對測試結(jié)果的影響，使其與控制器故障等因素混淆，導致評判結(jié)果的準確率低的問題，提供一種控制系統(tǒng)的性能測試方法和系統(tǒng)。
[0004]一種控制系統(tǒng)的性能測試方法，包括以下步驟:
[0005]獲取控制系統(tǒng)平穩(wěn)運行時的數(shù)據(jù)段，分別判斷獲取的數(shù)據(jù)段中每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路中是否存在預設(shè)的死區(qū)；
[0006]若存在，從該對輸入-輸出數(shù)據(jù)的輸出數(shù)據(jù)中查找數(shù)據(jù)誤差在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值更改為對應(yīng)目標值，若不存在，則不更改該對輸入-輸出數(shù)據(jù)；
[0007]通過分別分析每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)，獲取各數(shù)據(jù)輸出過程的最小方差和實際方差，并通過比較所述最小方差和所述實際方差，獲取每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標。
[0008]一種控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)，包括:
[0009]第一判斷單元，用于獲取控制系統(tǒng)平穩(wěn)運行時的數(shù)據(jù)段，分別判斷獲取的數(shù)據(jù)段中每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路中是否存在預設(shè)的死區(qū)；
[0010]校正單元，用于在與該對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路中存在預設(shè)的死區(qū)時，從該對輸入-輸出數(shù)據(jù)的輸出數(shù)據(jù)中查找數(shù)據(jù)誤差在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值更改為對應(yīng)目標值，不存在時，不更改該對輸入-輸出數(shù)據(jù)；
[0011]獲取單元，用于通過分別分析每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)，獲取各數(shù)據(jù)輸出過程的最小方差和實際方差，并通過比較所述最小方差和所述實際方差，獲取每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標。
[0012]本發(fā)明所述的控制系統(tǒng)的性能測試方法和系統(tǒng)，通過分析與各對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路中是否存在預設(shè)的死區(qū)，進而找出與存在預設(shè)的死區(qū)的控制回路對應(yīng)的輸入-輸出數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)誤差在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，并在將該數(shù)據(jù)對應(yīng)修改為目標值后，通過分析每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)，獲取每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標，可在消除控制器死區(qū)的影響下，根據(jù)各個控制回路的性能指標，更加準確、快速地判斷控制系統(tǒng)控制性能的好壞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明控制系統(tǒng)的性能測試方法第一實施方式的流程示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明控制系統(tǒng)的性能測試方法第二實施方式的流程示意圖；
[0015]圖3是本發(fā)明控制系統(tǒng)的性能測試方法第三實施方式的流程示意圖；
[0016]圖4是本發(fā)明控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)第一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5是本發(fā)明控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)第三實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]請參閱圖1，圖1是本發(fā)明控制系統(tǒng)的性能測試方法第一實施方式的流程示意圖。
[0019]本實施方式的所述控制系統(tǒng)的性能測試方法包括以下步驟:
[0020]步驟101，獲取控制系統(tǒng)平穩(wěn)運行時的數(shù)據(jù)段，分別判斷獲取的數(shù)據(jù)段中每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路中是否存在預設(shè)的死區(qū)。
[0021]步驟102，若存在，從該對輸入-輸出數(shù)據(jù)的輸出數(shù)據(jù)中查找數(shù)據(jù)誤差在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值更改為對應(yīng)目標值，若不存在，則不更改該對輸入-輸出數(shù)據(jù)。
[0022]步驟103，通過分別分析每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)，獲取各數(shù)據(jù)輸出過程的最小方差和實際方差，并通過比較所述最小方差和所述實際方差，獲取每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標。
[0023]本發(fā)明所述的控制系統(tǒng)的性能測試方法，通過分析與各對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路中是否存在預設(shè)的死區(qū)，進而找出與存在預設(shè)的死區(qū)的控制回路對應(yīng)的輸入-輸出數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)誤差在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，并在將該數(shù)據(jù)對應(yīng)修改為目標值后，通過分析每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)，獲取每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標，可在消除控制器死區(qū)的影響下，根據(jù)各個控制回路的性能指標，更加準確、快速地判斷控制系統(tǒng)控制性能的好壞。
[0024]其中，對于步驟101，所述預設(shè)的死區(qū)是為防止控制系統(tǒng)因頻繁執(zhí)行控制動作而損壞，在控制器中人工設(shè)置的死區(qū)。優(yōu)選地，本領(lǐng)域技術(shù)人員會提前記錄控制器中設(shè)置的死區(qū)的位置和相關(guān)性質(zhì)。因此，可根據(jù)提前記錄的死區(qū)的位置判斷各控制回路中是否存在預設(shè)的死區(qū)。
[0025]進一步地，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可通過分析每對輸入-輸出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)變化曲線進行分析獲知對應(yīng)回路中是否存在預設(shè)的死區(qū)。
[0026]優(yōu)選地，所述獲取的數(shù)據(jù)段可包括100?10000對輸入-輸出數(shù)據(jù)，或所述獲取的數(shù)據(jù)段位控制系統(tǒng)運行時間為3?5倍調(diào)節(jié)時間的時段內(nèi)的運行數(shù)據(jù)。在獲取所述數(shù)據(jù)段時，數(shù)據(jù)段上參考信號為常值，而且被控輸出的動態(tài)收斂過程已經(jīng)結(jié)束，則進入控制系統(tǒng)的平穩(wěn)運行階段。[0027]在一個實施例中，本實施方式所述控制系統(tǒng)的性能測試方法，在執(zhí)行所述獲取控制系統(tǒng)平穩(wěn)運行時的數(shù)據(jù)段的步驟之前，還包括以下步驟:
[0028]步驟1011，判斷所述控制系統(tǒng)的各輸入數(shù)據(jù)與各輸出數(shù)據(jù)間的對應(yīng)關(guān)系是否為一一對應(yīng)，若是，則將一一對應(yīng)的一對輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)確定為一對輸入-輸出數(shù)據(jù)。
[0029]步驟1012，若否，則根據(jù)所述控制系統(tǒng)中控制器設(shè)定的各輸入數(shù)據(jù)與各輸出數(shù)據(jù)間的一一對應(yīng)關(guān)系，將一一對應(yīng)的一對輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)確定為一對輸入輸出數(shù)據(jù)。
[0030]其中，對于步驟1011，可根據(jù)控制系統(tǒng)中各設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及物理意義，確定輸入、輸出通道的個數(shù)，判斷輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)間的一一對應(yīng)關(guān)系。
[0031]對于步驟1012，在確定出的輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)間的對應(yīng)方式不止一種時，以控制器設(shè)計時選用的方式為準確定輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)間的一一對應(yīng)關(guān)系。
[0032]在另一個實施例中，所述獲取控制系統(tǒng)平穩(wěn)運行時的數(shù)據(jù)段的步驟包括以下步驟:
[0033]判斷所述控制系統(tǒng)的控制器是否預設(shè)有靜態(tài)解耦操作，若有，則根據(jù)所述靜態(tài)解耦操作確定的一一對應(yīng)關(guān)系獲取所述數(shù)據(jù)段中每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸入數(shù)據(jù)。
[0034]其中，對于所述靜態(tài)解耦操作，優(yōu)選地為:在一個多輸入與多輸出的控制系統(tǒng)中，如果其狀態(tài)空間表達式的傳遞函數(shù)矩陣不是對角矩陣，那這個系統(tǒng)就存在著耦合，理論上使輸出與輸入為 對應(yīng)關(guān)系。
[0035]對于步驟102，可通過所述輸出數(shù)據(jù)，一一比對各數(shù)據(jù)的誤差值找到誤差值在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)點。由于死區(qū)造成的誤差往往具有較強的規(guī)律性，還可通過查看所述輸出數(shù)據(jù)的變化曲線找到誤差值在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)點。所述目標值可使各數(shù)據(jù)的誤差為O。
[0036]在一個實施例中，將誤差值在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)點直接修改為目標值，雖然是一個非常簡潔的操作環(huán)節(jié)，但是會產(chǎn)生非常明顯的作用。
[0037]如，在火電機組(DCS)運行記錄中，以功率調(diào)節(jié)經(jīng)典三項控制(PID)為輸入，目標負荷為輸出，選取前110個采樣數(shù)據(jù)中的平穩(wěn)段，進行隨機指標評價。若采取傳統(tǒng)的性能測試方法(如基于最小方差的性能測試方法)，計算結(jié)果為0.1左右，非常接近0，判斷為控制回路運轉(zhuǎn)異常。用本實施方式給出的方法，在步驟102中考慮到了 ±1的死區(qū)范圍，得到的評價結(jié)果在0.6左右。根據(jù)工程經(jīng)驗(大于0.5)可以判斷，在這一段時間內(nèi)，控制回路是運轉(zhuǎn)正常的。
[0038]對于步驟103，所述控制回路的性能指標可以是O至I間的任意數(shù)值，還可以是本領(lǐng)域慣用的其他用于表示等級高低的其他標識方式。
[0039]在一個實施例中，根據(jù)輸出數(shù)據(jù)是在被控輸出收斂平穩(wěn)后獲取的特性，計算輸出數(shù)據(jù)的實際方差時，可以用參考輸入代替輸出量的平均值，也可以按照標準方差計算公式進行計算。兩種方式計算出的實際方差的差異很小，可以忽略。
[0040]所述性能指標等于輸出的最小方差與實際方差的比值。如果實際方差為0，那么意味著輸出數(shù)據(jù)嚴格等于設(shè)定值，不存在波動，或者波動范圍未超出人工設(shè)置的死區(qū)，此時，可以令性能指標為I。
[0041]請參閱圖2，圖2是本發(fā)明控制系統(tǒng)的性能測試方法第二實施方式的流程示意圖。
[0042]本實施方式的所述控制系統(tǒng)的性能測試方法與第一實施方式的區(qū)別在于:所述通過分別分析每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)，獲取各數(shù)據(jù)輸出過程的最小方差和實際方差的步驟包括以下步驟:
[0043]步驟201，對每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)進行時間序列分析，建立從擾動到輸出的數(shù)學模型。
[0044]步驟202，通過所述數(shù)學模型計算所述輸出過程的最小方差。
[0045]其中，對于步驟201，所述數(shù)學模型包括自回歸-滑動平均模型(ARMA)或其他時間序列模型，辨識模型的方法可以選擇簡單實用的最小二乘方法。
[0046]對于步驟202，輸出過程的最小方差，可以用上述數(shù)學模型進行計算，其值等于擾動輸入引發(fā)的輸出序列的方差。
[0047]本實施方式所述控制系統(tǒng)的性能測試方法，通過分析輸出數(shù)據(jù)建立從擾動到輸出的數(shù)學模型，并根據(jù)建立的數(shù)學模型求解輸出過程的最小方差，可提高獲得的控制回路的性能指標的精確度。
[0048]請參閱圖3，圖3是本發(fā)明控制系統(tǒng)的性能測試方法第三實施方式的流程示意圖。
[0049]本實施方式的所述控制系統(tǒng)的性能測試方法與第一實施方式的區(qū)別在于:在執(zhí)行所述獲取每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標的步驟之后，還包括以下步驟:
[0050]步驟301，分析所述控制系統(tǒng)的歷史性能指標，并根據(jù)分析結(jié)果和每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標，獲取所述控制系統(tǒng)的整體控制性能。
[0051]其中，對于步驟301，可以先評價歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)其評價結(jié)果和控制回路的性能指標，為所述控制系統(tǒng)的整體控制性能在O到I之間劃分不同的質(zhì)量檔次，判斷整體控制效果的好壞，指標值越接近1，控制效果越好，越接近0，控制效果越差。
[0052]本實施方式所述控制系統(tǒng)的性能測試方法，通過分析控制系統(tǒng)的歷史性能指標，再綜合各個控制回路的性能指標，可對更客觀、直接地分析所述控制系統(tǒng)的整體控制效果。
[0053]請參閱圖4，圖4是本發(fā)明控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)第一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054]本實施方式的所述控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)包括第一判斷單元100、校正單元200和獲取單元300，其中:
[0055]第一判斷單元100，用于獲取控制系統(tǒng)平穩(wěn)運行時的數(shù)據(jù)段，分別判斷獲取的數(shù)據(jù)段中每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路中是否存在預設(shè)的死區(qū)。
[0056]校正單元200，用于在與該對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路中存在預設(shè)的死區(qū)時，從該對輸入-輸出數(shù)據(jù)的輸出數(shù)據(jù)中查找數(shù)據(jù)誤差在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值更改為對應(yīng)目標值，不存在時，不更改該對輸入-輸出數(shù)據(jù)。
[0057]獲取單元300，用于通過分別分析每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)，獲取各數(shù)據(jù)輸出過程的最小方差和實際方差，并通過比較所述最小方差和所述實際方差，獲取每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標。
[0058]本發(fā)明所述的控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)，通過分析與各對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路中是否存在預設(shè)的死區(qū)，進而找出與存在預設(shè)的死區(qū)的控制回路對應(yīng)的輸入-輸出數(shù)據(jù)中數(shù)據(jù)誤差在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，并在將該數(shù)據(jù)對應(yīng)修改為目標值后，通過分析每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)，獲取每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標，可在消除控制器死區(qū)的影響下，根據(jù)各個控制回路的性能指標，更加準確、快速地判斷控制系統(tǒng)控制性能的好壞。
[0059]其中，對于第一判斷單元100，所述預設(shè)的死區(qū)是為防止控制系統(tǒng)因頻繁執(zhí)行控制動作而損壞，在控制器中人工設(shè)置的死區(qū)。優(yōu)選地，本領(lǐng)域技術(shù)人員會提前記錄控制器中設(shè)置的死區(qū)的位置和相關(guān)性質(zhì)。因此，可根據(jù)提前記錄的死區(qū)的位置判斷各控制回路中是否存在預設(shè)的死區(qū)。
[0060]進一步地，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可通過分析每對輸入-輸出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)變化曲線進行分析獲知對應(yīng)回路中是否存在預設(shè)的死區(qū)。
[0061]優(yōu)選地，所述獲取的數(shù)據(jù)段可包括100?10000對輸入-輸出數(shù)據(jù)，或所述獲取的數(shù)據(jù)段位控制系統(tǒng)運行時間為3?5倍調(diào)節(jié)時間的時段內(nèi)的運行數(shù)據(jù)。在獲取所述數(shù)據(jù)段時，數(shù)據(jù)段上參考信號為常值，而且被控輸出的動態(tài)收斂過程已經(jīng)結(jié)束，則進入控制系統(tǒng)的平穩(wěn)運行階段。
[0062]在一個實施例中，本實施方式所述控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)還包括第二判斷單元400，用于:
[0063]判斷所述控制系統(tǒng)的各輸入數(shù)據(jù)與各輸出數(shù)據(jù)間的對應(yīng)關(guān)系是否為一一對應(yīng)，若是，則將一一對應(yīng)的一對輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)確定為一對輸入-輸出數(shù)據(jù)。
[0064]若否，則根據(jù)所述控制系統(tǒng)中控制器設(shè)定的各輸入數(shù)據(jù)與各輸出數(shù)據(jù)間的一一對應(yīng)關(guān)系，將一一對應(yīng)的一對輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)確定為一對輸入輸出數(shù)據(jù)。
[0065]其中，對于第二判斷單元400，可根據(jù)控制系統(tǒng)中各設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及物理意義，確定輸入、輸出通道的個數(shù)，判斷輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)間的一一對應(yīng)關(guān)系。
[0066]進一步地，在確定出的輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)間的對應(yīng)方式不止一種時，以控制器設(shè)計時選用的方式為準確定輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)間的一一對應(yīng)關(guān)系。
[0067]在另一個實施例中，第一判斷單元100還用于判斷所述控制系統(tǒng)的控制器是否預設(shè)有靜態(tài)解耦操作，若有，則根據(jù)所述靜態(tài)解耦操作確定的一一對應(yīng)關(guān)系獲取所述數(shù)據(jù)段中每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸入數(shù)據(jù)。
[0068]其中，對于所述靜態(tài)解耦操作，優(yōu)選地為:在一個多輸入與多輸出的控制系統(tǒng)中，如果其狀態(tài)空間表達式的傳遞函數(shù)矩陣不是對角矩陣，那這個系統(tǒng)就存在著耦合，理論上使輸出與輸入為 對應(yīng)關(guān)系。
[0069]對于校正單元200，可通過所述輸出數(shù)據(jù)，一一比對各數(shù)據(jù)的誤差值找到誤差值在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)點。由于死區(qū)造成的誤差往往具有較強的規(guī)律性，還可通過查看所述輸出數(shù)據(jù)的變化曲線找到誤差值在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)點。所述目標值可使各數(shù)據(jù)的誤差為O。
[0070]在一個實施例中，將誤差值在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)點直接修改為目標值，雖然是一個非常簡潔的操作環(huán)節(jié)，但是會產(chǎn)生非常明顯的作用。
[0071]如，在DCS運行記錄中，以功率調(diào)節(jié)PID為輸入，ADS目標負荷為輸出，選取前110個采樣數(shù)據(jù)中的平穩(wěn)段，進行隨機指標評價。若采取傳統(tǒng)的性能測試方法，計算結(jié)果為0.1左右，非常接近0，判斷為控制回路運轉(zhuǎn)異常。用本實施方式給出的方法，在步驟102中考慮到了 ±1的死區(qū)范圍，得到的評價結(jié)果在0.6左右。根據(jù)工程經(jīng)驗(大于0.5)可以判斷，在這一段時間內(nèi)，控制回路是運轉(zhuǎn)正常的。
[0072]對于獲取單元300，所述控制回路的性能指標可以是O至I間的任意數(shù)值，還可以是本領(lǐng)域慣用的其他用于表示等級高低的其他標識方式。
[0073]在一個實施例中，根據(jù)輸出數(shù)據(jù)是在被控輸出收斂平穩(wěn)后獲取的特性，計算輸出數(shù)據(jù)的實際方差時，可以用參考輸入代替輸出量的平均值，也可以按照標準方差計算公式進行計算。兩種方式計算出的實際方差的差異很小，可以忽略。
[0074]所述性能指標等于輸出的最小方差與實際方差的比值。如果實際方差為0，那么意味著輸出數(shù)據(jù)嚴格等于設(shè)定值，不存在波動，或者波動范圍未超出人工設(shè)置的死區(qū)，此時，可以令性能指標為I。
[0075]以下所述是本發(fā)明控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)第二實施方式。
[0076]本實施方式的所述控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)與第一實施方式的區(qū)別在于:所述獲取單元300還用于:對每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)進行時間序列分析，建立從擾動到輸出的數(shù)學模型，通過所述數(shù)學模型計算所述輸出過程的最小方差。
[0077]其中，對于獲取單元300，所述數(shù)學模型包括自回歸-滑動平均模型(ARMA)或其他時間序列模型，辨識模型的方法可以選擇簡單實用的最小二乘方法。
[0078]進一步地，輸出過程的最小方差，可以用上述數(shù)學模型進行計算，其值等于擾動輸入引發(fā)的輸出序列的方差。
[0079]本實施方式所述控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)，通過分析輸出數(shù)據(jù)建立從擾動到輸出的數(shù)學模型，并根據(jù)建立的數(shù)學模型求解輸出過程的最小方差，可提高獲得的控制回路的性能指標的精確度。
[0080]請參閱圖5，圖5是本發(fā)明控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)第三實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0081]本實施方式的所述控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)與第一實施方式的區(qū)別在于:還包括分析單元500，用于分析所述控制系統(tǒng)的歷史性能指標，并根據(jù)分析結(jié)果和每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標，獲取所述控制系統(tǒng)的整體控制性能。
[0082]其中，對于分析單元500，可以先評價歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)其評價結(jié)果和控制回路的性能指標，為所述控制系統(tǒng)的整體控制性能在O到I之間劃分不同的質(zhì)量檔次，判斷整體控制效果的好壞，指標值越接近1，控制效果越好，越接近0，控制效果越差。
[0083]本實施方式所述控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)，通過分析控制系統(tǒng)的歷史性能指標，再綜合各個控制回路的性能指標，可對更客觀、直接地分析所述控制系統(tǒng)的整體控制效果。
[0084]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
【權(quán)利要求】
1.一種控制系統(tǒng)的性能測試方法，其特征在于，包括以下步驟: 獲取控制系統(tǒng)平穩(wěn)運行時的數(shù)據(jù)段，分別判斷獲取的數(shù)據(jù)段中每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路中是否存在預設(shè)的死區(qū)； 若存在，從該對輸入-輸出數(shù)據(jù)的輸出數(shù)據(jù)中查找數(shù)據(jù)誤差在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值更改為對應(yīng)目標值，若不存在，則不更改該對輸入-輸出數(shù)據(jù)； 通過分別分析每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)，獲取各數(shù)據(jù)輸出過程的最小方差和實際方差，并通過比較所述最小方差和所述實際方差，獲取每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)的性能測試方法，其特征在于，在執(zhí)行所述獲取控制系統(tǒng)平穩(wěn)運行時的數(shù)據(jù)段的步驟之前，還包括以下步驟: 判斷所述控制系統(tǒng)的各輸入數(shù)據(jù)與各輸出數(shù)據(jù)間的對應(yīng)關(guān)系是否為一一對應(yīng)，若是，則將一一對應(yīng)的一對輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)確定為一對輸入-輸出數(shù)據(jù)； 若否，則根據(jù)所述控制系統(tǒng)中控制器設(shè)定的各輸入數(shù)據(jù)與各輸出數(shù)據(jù)間的一一對應(yīng)關(guān)系，將一一對應(yīng)的一對輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)確定為一對輸入輸出數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)的性能測試方法，其特征在于，所述獲取控制系統(tǒng)平穩(wěn)運行時的數(shù)據(jù)段的步驟包括以下步驟: 判斷所述控制系統(tǒng)的控制器是否預設(shè)有靜態(tài)解耦操作，若有，則根據(jù)所述靜態(tài)解耦操作確定的一一對應(yīng)關(guān)系獲取所述數(shù)據(jù)段中每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸入數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述`的控制系統(tǒng)的性能測試方法，其特征在于，所述通過分別分析每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)，獲取各數(shù)據(jù)輸出過程的最小方差和實際方差的步驟包括以下步驟: 對每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)進行時間序列分析，建立從擾動到輸出的數(shù)學模型； 通過所述數(shù)學模型計算所述輸出過程的最小方差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的控制系統(tǒng)的性能測試方法，其特征在于，在執(zhí)行所述獲取每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標的步驟之后，還包括以下步驟: 分析所述控制系統(tǒng)的歷史性能指標，并根據(jù)分析結(jié)果和每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標，獲取所述控制系統(tǒng)的整體控制性能。
6.一種控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)，其特征在于，包括: 第一判斷單元，用于獲取控制系統(tǒng)平穩(wěn)運行時的數(shù)據(jù)段，分別判斷獲取的數(shù)據(jù)段中每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路中是否存在預設(shè)的死區(qū)； 校正單元，用于在與該對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路中存在預設(shè)的死區(qū)時，從該對輸入-輸出數(shù)據(jù)的輸出數(shù)據(jù)中查找數(shù)據(jù)誤差在死區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值更改為對應(yīng)目標值，不存在時，不更改該對輸入-輸出數(shù)據(jù)； 獲取單元，用于通過分別分析每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)，獲取各數(shù)據(jù)輸出過程的最小方差和實際方差，并通過比較所述最小方差和所述實際方差，獲取每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二判斷單元，用于: 判斷所述控制系統(tǒng)的各輸入數(shù)據(jù)與各輸出數(shù)據(jù)間的對應(yīng)關(guān)系是否為一一對應(yīng)，若是，則將一一對應(yīng)的一對輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)確定為一對輸入-輸出數(shù)據(jù)； 若否，則根據(jù)所述控制系統(tǒng)中控制器設(shè)定的各輸入數(shù)據(jù)與各輸出數(shù)據(jù)間的一一對應(yīng)關(guān)系，將一一對應(yīng)的一對輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)確定為一對輸入輸出數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述第一判斷單元還用于判斷所述控制系統(tǒng)的控制器是否預設(shè)有靜態(tài)解耦操作，若有，則根據(jù)所述靜態(tài)解耦操作確定的一一對應(yīng)關(guān)系獲取所述數(shù)據(jù)段中每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸入數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述獲取單元還用于對每對輸入-輸出數(shù)據(jù)中的輸出數(shù)據(jù)進行時間序列分析，建立從擾動到輸出的數(shù)學模型，通過所述數(shù)學模型計算所述輸出過程的最小方差。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任意一項所述的控制系統(tǒng)的性能測試系統(tǒng)，其特征在于，還包括分析單元，用于分析所述控制系統(tǒng)的歷史性能指標，并根據(jù)分析結(jié)果和每對輸入-輸出數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制回路的性能指標`，獲`取所述控制系統(tǒng)的整體控制性能。
【文檔編號】G05B23/02GK103513648SQ201310420024
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】潘鳳萍, 黃衛(wèi)劍, 羅嘉, 張曦, 趙春哲 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院