基于前馈补偿的加热炉炉温设定值优化

针对加热炉优化控制中大回路反馈补偿存在延迟,不能及时反应工况变化的特点,提出一种基于前馈补偿的加热炉炉温设定值的动态优化控制策略。将加热炉的各个炉段看作串联的子系统,考虑各子系统之间的相互影响,将前一环节的出口处钢坯平均温度与理想值的偏差作为前馈信号对其后各段炉温的设定值进行动态补偿,若偏差较大则对各段出口处钢温期望值进行协调。仿真结果表明,该控制策略效果良好,既节约了能源又提高了产品质量。     

加热炉动态优化控制策略的开发

本文将以板坯加热炉离散状态空间模型为基础,研究开发加热炉的动态优化控制策略。鉴于加热炉生产过程的复杂性,作者把加热炉的控制策略分解为二部分:稳态最优化炉温设定值的求取及炉温设定值的动态补偿。稳态最优化中采用了启发式搜索方法,而动态补偿则基于前馈-反馈原理。本文所提出的启发式搜索(Heuristic Search)方法具有计算量小,收敛速度快等优点,而动态补偿又具有较强的克服加热炉复杂多变的工况扰动影响的能力。通过在工业现场的近一年的连续运行表明,该优化控制策略的性能明显优于原常规燃烧控制系统,并能降低能耗9%,减少钢坯烧损0.18%,直接经济效益达100万元/年以上。     

考虑铁损的电动汽车用感应电机矢量控制及其能量优化策略

电动汽车用感应电机励磁电感一般较小,高速时铁损大,采用经典矢量控制策略存在轻载低效和由忽略铁损引起的控制不精确等问题.首先根据同步旋转坐标系下考虑铁损的感应电机动态数学模型,分析了铁损对按转子磁场定向矢量控制的影响,给出了动态和稳态两种补偿方案.然后从调节磁通水平的角度,提出了一种基于损耗模型的感应电机能量优化控制策略,并讨论了铁损等效电阻变化对优化控制的影响.仿真和实验结果表明,给出的补偿控制策略克服了经典矢量控制磁场定向及转矩控制不准确的缺陷;提出的的能量优化控制策略不但节能效果明显,而且具有寻优速度快、转矩和转速波动小等优点,为高性能要求的电动汽车电驱动系统高效运行提供了有效途径.     

双蓄热式加热炉燃烧系统控制策略的研究

以加热炉燃烧系统的工艺流程为基础,分析了大型双蓄热式加热炉的控制策略.全炉烧嘴采用全分散换向控制,炉温控制采用改进型双交叉限幅控制,动态修正空燃比,排烟控制综合考虑炉压和排烟温度两个指标;同时在小负荷阶段引入开度-流量曲线进行控制并加以优化.实践表明,该方法在各种工况下均能同时对炉温、炉压、排烟温度进行良好的控制.     

给水调节阀自动控制效果的优化

为优化锅炉给水调节阀自动控制的效果,对影响给水调节阀控制效果的参数测量的精确性、汽包水位的动态特性、基本的控制原理、参数处理和设备选用的合理性进行了分析研究。对参数的补偿修正、控制策略的优化、参数的合理滤波以及设备的合理选型等影响自动控制效果的因素进行了优化处理。实践表明,通过一系列的优化处理既能优化自动控制的效果,又能延长设备使用寿命。     

步进加热炉经济燃烧操作的研究开发和实现

本文给出了一种以线性规划搜索来求解加热炉操作中的非线性多约束优化问题及基于以上算法和辅以动态反馈所实现的加热炉递阶控制系统。本文所提出的优化算法具有计算量小、收敛速度快、且稳定可靠的优点,故易于在线实时运行.动态反馈又充分考虑了炉子复杂多变的加热环境.实时后的控制效果表明可提高出炉钢坯加热的均匀性而使生产工况趋于平稳,并有较大的节能和节约钢原材料的潜力.     

基于PCS7的加热炉燃烧控制策略及仿真研究

针对加热炉控制系统中存在的燃烧效率不高,控制响应延迟大的问题.设计了一套基于某公司SIMATIC PCS7控制系统的加热炉燃烧控制策略.系统针对加热炉燃烧控制中的主要参数:物料出口温度,空燃比,炉膛压力分别采用率级双交叉比值限幅控制策略,模糊控制策略和前馈控制策略进行控制.控制过程采用高级多功能过程实训系统(SMPr)仿真加热炉,利用SIMATIC PCS7控制系统实施加热炉的控制方案并利用上位机软件WinCC进行在线的实时监控.控制过程自动运行,根据控制过程和仿真结果表明,方案安全可靠,控制效果和可行性较好.比较于传统的基于数学模型的加热炉控制策略,方案提供了一种新型的控制策略,在很大程度上解决了加热炉燃烧效率不高,控制响应延迟大的问题.     

多目标优化策略在精馏过程中的应用研究

针对精馏塔自由度多,能耗大,扰动复杂多变,控制和优化要求高等特点,提出了一种基于动态矩阵控制(DMC)的二层多目标优化控制策略。在实现精馏过程控制目标的前提下,设计了二层优化指标,可在有多余自由度的情况下,进行二层控制和优化,实现精馏过程质量控制目标和经济运行优化。通过对Shell多侧线精馏过程的仿真研究,验证了二层多目标优化控制策略的有效性。与DMC控制相比,二层多目标优化控制策略可以明显改善精馏塔运行的经济性,实现增加收益的目标。     

加热炉的炉温优化设定模型

针对冶金工业的步进式加热炉炉温设定中存在的问题,以面向生产目标的集成控制 技术为基础,建立了加热炉的炉温控制回路的优化设定模型,解决了炉温控制回路的优化设 定问题,从而节省了吨钢的耗油量,提高了产品质量.     

感应电动机效率优化的自抗扰控制研究

针对现有电动机效率优化控制方法存在控制算法复杂的问题,提出了一种基于改进自抗扰控制器的动态解耦控制策略。自抗扰控制器省去了微分跟踪器,采用线性的扩张状态观测器和线性状态误差反馈控制律,使控制算法得以简化。仿真和实验结果表明,该控制策略在保证电动机轻载运行时效率优化的同时,具有较强的抗干扰能力和鲁棒性,提高了效率优化过程中电动机转速的动态响应速度。     

双轴联动系统广义预测交叉耦合位置控制

在双轴联动系统中,减小轮廓误差和提高轨迹跟踪的能力是位置控制的主要目标.为提高轨迹跟踪的稳态精度和动态性能,本文提出了双轴广义预测交叉耦合控制策略(generalized predictive cross-coupling control,GPCCC).首先将广义预测算法应用于双轴联动控制中,根据已知轨迹进行多步预测、滚动优化和反馈校正来提高双轴控制性能,其次采用交叉耦合结构将轮廓误差作为反馈量来修正广义预测控制的给定轨迹.最后,通过两台永磁同步电机驱动的双轴联动系统完成实验,实验效果证明了所提出的控制策略在保证轨迹跟踪精度的同时,可以有效提高动态响应速度,尤其在轨迹转折点处,相比于传统PID交叉耦合结构,可以明显减小轮廓误差.     

改进型灰狼算法在热电偶动态补偿中的应用

为解决热电偶传感器在瞬态温度测试过程中因传感器动态性能不足引入动态误差影响测试精度的问题,提出基于改进型灰狼优化算法的热电偶传感器动态补偿方法.通过改变候选解产生策略和引入动态权重因子,对灰狼优化算法(GWO)进行改进,从而进一步提高了热电偶传感器的时间常数.根据热电偶传感器水浴法校准数据寻优获得补偿系统传递函数,并对实测火焰数据进行实验.实验结果表明,水浴法校准数据经补偿后时间常数由0.0685s提升为0.0147s,动态误差减小了近75%.经IGWO寻优获得的动态补偿系统,可有效地改善热电偶传感器的动态特性,减小热电偶传感器的动态误差.     

改进型预测函数控制在感应电机功率优化中的应用

在对感应电机效率优化问题进行研究的基础上,考虑到传统方法在电机动态时无法同时兼顾响应性能和效率优化的缺陷,设计了一种新型分数阶PI(FOPI)预测函数控制策略.该控制策略将预测函数控制和分数阶PI两种算法相结合,构建具有分数阶比例、积分性质的多变量预测函数控制器,兼顾了感应电机动态效率与转速响应速度的优点.应用于电动机效率优化的最大转矩电流比控制方面,采用前馈补偿解耦设计的思路,将系统分解成两个具有可测扰动的子系统.仿真实验表明新型控制策略具有在线识别模型识别模型参数,跟踪效果好,抗干扰能力强,无超调,稳态误差小,取得了良好的控制效果.     

动态优化问题的瞬态自适应麻雀搜索算法求解

动态优化普遍存在于工业过程控制领域,是实现系统稳态与产值最大化的重要手段,应用并发展更加高效的动态优化方法逐渐成为了当前研究的热点。鉴于此,提出一种基于瞬态自适应麻雀搜索算法（TASSA）的动态优化问题求解方案。首先,分析了原始麻雀搜索算法的缺陷,为了提升全局勘探能力,引入瞬态搜索策略指导加入者的寻优过程;其次,采用随迭代而变化的惯性权重调节具体的搜索方式,增强了算法的动态适应能力,并通过九组基准函数的数值测试确认了改进策略的有效性。最后,采用时域等分的方式,在控制变量参数化（CVP）的框架下利用TASSA对三组典型的动态优化问题进行求解,对比不同文献中的方法,所提算法取得了更精确的结果。     

Dynamic anti-windup scheme for feedback linearizable nonlinear control systems with saturating inputs

This paper proposes a dynamic compensation scheme for input-constrained feedback linearizable nonlinear systems to cope with the windup phenomenon. Given a dynamic feedback linearizing controller designed without considering its input constraint, an additional dynamic compensator is proposed to account for the constraint. This dynamic anti-windup is based on the minimization of a reasonable performance index. The proposed strategy is a nonlinear extended version of [Park, J.-K., & Choi, C.-H. (1995). Dynamic compensation method for multivariable control systems with saturating actuators. IEEE Transactions on Automatic Control, 40(9), 1635–1640] with simplified derivation of an optimization solution under relaxed assumptions. The parameter matrices and structure of the solution are explicitly decided by mathematical optimization for infinite horizon without tuning of design parameters unlike previous schemes. During input saturation, the role of the anti-windup scheme with the proposed dynamic feedback compensator is to maintain the controller states to be exactly the same as those without input saturation. The local asymptotic stability and the total stability of the resulting systems are proved. The usefulness of the proposed design method is illustrated by comparative simulations for a constrained control system.     

FCS-MPC在HAPF无功补偿控制中抑制谐振的研究

针对有源滤波器(APF)在无功补偿过程出现谐振的问题,为提高动态无功补偿中使用的控制算法的动态响应能力,提出一种新的基于有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)的动态无功补偿策略.该策略是基于LCL滤波器方程的模型来预测系统状态并优化控制,同时采用多变量结构控制和自适应陷波滤波器来抑制共振,跟踪负载无功功率的波动和突变,提升HAPF的动态响应能力.并通过仿真和实际结果证明了FCS-MPC在HAPF无功控制中的可行性,设备的动态响应明显提高.结果 表明,FCS-MPC在HAPF无功控制中可以快速跟踪负载无功功率变化,有效抑制APF中出现的谐振且系统的动态响应能力明显提升.     

四端输出三相-两相矩阵变换器间接控制策略

针对三相-两相矩阵变换器(3-2MC)拓扑无大容量储能元件,输出不对称影响输入电流质量的问题,提出一类引入脉动功率补偿单元的三端和四端输出3-2MC拓扑.首先,详细阐述上述所提两种变换器抑制输出脉动功率进而提高输入性能的原理、实现过程和适用范围,推导四端输出3-2MC的电压传输率与系统参数之间的关系式,并基于上述拓扑特点,提出输出扇区划分方式;然后,提出以输出侧与补偿侧三相电流加权量作为间接控制量的级联式控制策略,从理论上对其可行性进行分析,并给出系统控制参数的优化选取方法.仿真结果表明,基于间接控制策略的四端输出3-2MC拓扑可有效改善输出不对称情况下的输入电流性能,与传统的三端无补偿单元拓扑相比,该方法具有良好的动态性能和更大的输出适用范围.     

A new sliding function for discrete predictive sliding mode control of time delay systems

The control of time delay systems is still an open area for research. This paper proposes an enhanced model predictive discrete-time sliding mode control with a new sliding function for a linear system with state delay. Firstly, a new sliding function including a present value and a past value of the state, called dynamic surface, is designed by means of linear matrix inequalities （LMIs）. Then, using this dynamic function and the rolling optimization method in the predictive control strategy, a discrete predictive sliding mode controller is synthesized. This new strategy is proposed to eliminate the undesirable effect of the delay term in the closed loop system. Also, the designed control strategy is more robust, and has a chattering reduction property and a faster convergence of the system s state. Finally, a numerical example is given to illustrate the effectiveness of the proposed control.