PID参数的确定方法以及PID参数的确定装置与流程

本发明涉及pid控制，具体而言，涉及一种pid参数的确定方法、pid参数的确定装置、存储介质以及电子装置。

背景技术：

1、随着科技的发展，绝大部分工业控制器主要采用pid(proportional比例、integral积分、derivative微分)控制。pid参数是比例、积分、和微分控制器的参数。它们用于形成pid控制算法，这是一种广泛应用的反馈控制算法，用于控制工业过程中的各种变量，例如温度、压力、速度等。pid控制器通过调整这些参数来减少系统的偏差，即实际输出与期望输出之间的差异。为了达到期望的控制效果，需要对pid参数进行整定。pid控制是最早发展起来的控制策略之一，具有算法简单、鲁棒性强以及稳定可靠等优点，在实际的工业控制应用场景中，超过90％的控制器仍然是基于pid控制算法。依靠pid算法对温度进行控制，人为调参在工作量巨大的同时并不能保证pid参数达到最优解。为了避免人工调参的劣势，人们提出了使用遗传算法或神经网络等方法对pid参数进行调节，但是这会导致较大的计算量。

2、针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未发现有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种pid参数的确定方法、pid参数的确定装置、存储介质以及电子装置。

2、根据本发明的一个实施例，提供了一种pid参数的确定方法，应用于温度控制系统中，所述方法包括：获取步骤：获取当前pid参数对应的当前超调量和当前调节时间，并至少根据所述当前超调量和所述当前调节时间，确定当前响应参数，所述响应参数为表征系统对设定温度的响应速度和稳定性的度量；拟合步骤：获取多个历史响应参数，并将多个所述历史响应参数和所述当前响应参数进行拟合，得到所述当前pid参数对应的目标函数，所述目标函数用于表征pid参数与对应的超调量和调节时间之间的关系；计算步骤：采用动量梯度下降法对所述目标函数进行计算，得到更新后的pid参数；第一确定步骤：在所述更新后的所述pid参数与所述当前pid参数相同的情况下，确定所述更新后的pid参数为目标pid参数。

3、可选的，所述方法还包括：第二确定步骤：在所述更新后的pid参数与所述当前pid参数不同的情况下，重复所述获取步骤、所述拟合步骤以及所述计算步骤至少一次，直至所述更新后的pid参数与所述当前pid参数相同。

4、可选的，获取当前超调量和当前调节时间包括：获取预定关系，所述预定关系为预定时间段内系统响应温度与系统响应时间的关系，所述预定时间段包括当前时间；根据所述预定关系，计算所述当前超调量和所述当前调节时间。

5、可选的，根据所述预定关系，计算所述当前超调量和所述当前调节时间包括：根据所述预定关系，确定预定曲线，所述预定曲线为所述预定时间段内系统响应温度与系统响应时间的关系曲线；根据所述预定曲线，得到系统响应温度最大值和温度设定值，计算所述系统响应温度最大值与所述温度设定值的差值，确定所述差值与所述温度设定值的比值为所述当前超调量；根据所述预定曲线，计算系统响应时间从5％到95％的时间差为所述当前调节时间。

6、可选的，至少根据所述当前超调量和所述当前调节时间，确定当前响应参数包括：确定所述当前响应参数其中，σ表示所述当前超调量，ts表示所述当前调节时间，k1为所述当前调节时间在系统性能中的权重因子，k2为所述当前超调量在系统性能中的权重因子。

7、可选的，采用动量梯度下降法对所述目标函数进行计算，得到更新后的pid参数包括：获取第一速度，所述第一速度为所述当前pid参数的速度；基于所述目标函数f(kp，ki，kd)和所述第一速度，计算第二速度，所述第二速度为所述更新后的pid参数的速度；确定所述更新后的pid参数为所述当前pid参数与所述第二速度之和。

8、可选的，基于所述目标函数f(kp，ki，kd)和所述第一速度，计算第二速度包括：确定所述第二速度其中，是所述第一速度，mc是动量系数，lr是学习率，为pid参数当前的梯度。

9、根据本发明的另一个实施例，提供了一种pid参数的确定装置，应用于温度控制系统中，所述装置包括获取单元、拟合单元、计算单元以及第一确定单元，其中，所述获取单元用于获取步骤：获取当前pid参数对应的当前超调量和当前调节时间，并至少根据所述当前超调量和所述当前调节时间，确定当前响应参数，所述响应参数为表征系统对设定温度的响应速度和稳定性的度量；所述拟合单元用于拟合步骤：获取多个历史响应参数，并将多个所述历史响应参数和所述当前响应参数进行拟合，得到所述当前pid参数对应的目标函数，所述目标函数用于表征pid参数与对应的超调量和调节时间之间的关系；所述计算单元用于计算步骤：采用动量梯度下降法对所述目标函数进行计算，得到更新后的pid参数；所述第一确定单元用于第一确定步骤：在所述更新后的所述pid参数与所述当前pid参数相同的情况下，确定所述更新后的pid参数为目标pid参数。

10、可选的，所述装置还包括第二确定单元，所述第二确定单元用于第二确定步骤：在所述更新后的pid参数与所述当前pid参数不同的情况下，重复所述获取步骤、所述拟合步骤以及所述计算步骤至少一次，直至所述更新后的pid参数与所述当前pid参数相同。

11、可选的，所述获取单元包括第一获取模块和第一计算模块，其中，所述第一获取模块用于获取预定关系，所述预定关系为预定时间段内系统响应温度与系统响应时间的关系，所述预定时间段包括当前时间；所述第一计算模块用于根据所述预定关系，计算所述当前超调量和所述当前调节时间。

12、可选的，所述第一计算模块包括第一确定子模块、第二确定子模块以及计算子模块，其中，所述第一确定子模块用于根据所述预定关系，确定预定曲线，所述预定曲线为所述预定时间段内系统响应温度与系统响应时间的关系曲线；所述第二确定子模块用于根据所述预定曲线，得到系统响应温度最大值和温度设定值，计算所述系统响应温度最大值与所述温度设定值的差值，确定所述差值与所述温度设定值的比值为所述当前超调量；所述计算子模块用于根据所述预定曲线，计算系统响应时间从5％到95％的时间差为所述当前调节时间。

13、可选的，所述获取单元包括第一确定模块，所述第一确定模块用于确定所述当前响应参数其中，σ表示所述当前超调量，ts表示所述当前调节时间，k1为所述当前调节时间在系统性能中的权重因子，k2为所述当前超调量在系统性能中的权重因子。

14、可选的，所述计算单元包括第二获取模块、第二计算模块以及第二确定模块，其中，所述第二获取模块用于获取第一速度，所述第一速度为所述当前pid参数的速度；所述第二计算模块用于基于所述目标函数f(kp，ki，kd)和所述第一速度，计算第二速度，所述第二速度为所述更新后的pid参数的速度；所述第二确定模块用于确定所述更新后的pid参数为所述当前pid参数与所述第二速度之和。

15、可选的，所述第二计算模块包括第三确定子模块，所述第三确定子模块用于确定所述第二速度其中，是所述第一速度，mc是动量系数，lr是学习率，为pid参数当前的梯度。

16、根据本发明的又一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述任一种方法实施例中的步骤。

17、根据本发明的又一个实施例，还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述任一种方法实施例中的步骤。

18、应用本技术的技术方案，所述pid参数的确定方法中，首先，获取步骤：获取当前pid参数对应的当前超调量和当前调节时间，并至少根据所述当前超调量和所述当前调节时间，确定当前响应参数，所述响应参数为表征系统对设定温度的响应速度和稳定性的度量；之后，拟合步骤：获取多个历史响应参数，并将多个所述历史响应参数和所述当前响应参数进行拟合，得到所述当前pid参数对应的目标函数；之后，计算步骤：采用动量梯度下降法对所述目标函数进行计算，得到更新后的pid参数；最后，第一确定步骤：在所述更新后的所述pid参数与所述当前pid参数相同的情况下，确定所述更新后的pid参数为目标pid参数。该方法通过用于表征系统对设定温度的响应速度和稳定性的度量的响应参数来确定目标函数，基于目标函数采用动量梯度下降法对pid参数进行优化，得到的pid参数较优且便于计算，进而解决了现有技术中调整pid参数工作量大且不能保证到达较优解的问题。