多变量解耦控制的工业过程运行层次控制方法

基于多变量解耦控制技术,提出了一种工业过程运行的层次控制方法,用于实现表征过程整体运行性能的工艺指标.底层回路控制系统采用多回路PI/PID控制技术进行设计,用于将关键工艺参数控制在给定的工作点.针对中被控过程和底层回路控制系统构成的文义对象,采用扩展的单位反馈解耦方法设计上层回路设定控制器,该回路设定控制器能够克服系...     

双输入双输出过程解耦内模控制

针对双输入双输出稳定过程,提出一种新的解耦内模控制设计方法.综合解耦和稳态误差两方面因素,利用对象传递函数模型行列式的静态增益及次对角元素与同行相应主对角元素之商的不合理部分(即不稳定极点和纯超前部分)的逆来设计控制器,简化了多时滞问题的处理.对Wood-Berry蒸馏塔过程设计内模控制器,并将其转化为能在DCS上实施的PID控制器,仿真结果表明了该方法的有效性,控制系统具有较好的解耦能力和较强的鲁棒性.方法简单,易于实现,具有工程应用价值.     

自适应内模控制方法在磨矿过程中的应用

针对磨矿生产过程中球磨机给矿环节存在的大滞后、大惯性、参数时变等特性,提出了一种增益自适应内模控制方法,将内模控制和对象增益参数辨识算法相结合,通过在线辨识被控对象模型的增益参数,对内模控制器和被控对象模型进行校正,以减少模型参数变化和各种干扰对系统的影响。计算机仿真和实际应用效果均表明,与常规PID控制及IMC控制效果相比,该控制方法对于阶跃响应具有超调小、响应时间快、鲁棒性能好等特点,满足磨矿生产过程对控制器性能的要求,实现了球磨机给矿环节的稳定化控制,为选矿过程综合自动化系统的实施奠定了基础。     

自适应内模控制方法在磨矿过程中的应用

针对磨矿生产过程中球磨机给矿环节存在的大滞后、大惯性、参数时变等特性,提出了一种增益自适应内模控制方法,将内模控制和对象增益参数辨识算法相结合,通过在线辨识被控对象模型的增益参数,对内模控制器和被控时象模型进行校正,以减少模型参数变化和各种干扰对系统的影响.计算机仿真和实际应用效果均表明,与常规PID控制及IMC控制效果相比,该控制方法对于阶跃响应具有超调小、响应时间快、鲁棒性能好等特点,满足磨矿生产过程对控制器性能的要求,实现了球磨机给矿环节的稳定化控制,为选矿过程综合自动化系统的实施奠定了基础.     

数据驱动的浮选过程运行反馈解耦控制方法

浮选过程是利用矿物本身的亲水或疏气性质或经药剂处理得到的亲水或疏气性质进行矿物分离的物理过程.本文通过建立以矿浆液位和矿浆流量为输入,以浮选过程的精矿品位与尾矿品位为输出的多变量、强耦合、非线性、时变的运行过程模型,利用未建模动态前一拍可测的特点,提出了包括矿物品位运行过程控制器驱动模型、PID控制器、反馈解耦控制器、未建模动态补偿器的数据驱动的一步最优未建模动态补偿PID解耦控制方法,实现了消除稳态误差、静态解耦与未建模动态的补偿,通过浮选过程运行反馈控制仿真实验验证了本文所提方法的有效性.     

复杂工业过程运行的混合智能优化控制方法

工业过程运行的优化控制的目标是将反应产品在加工过程中的质量、效率、消耗的工艺指标控制在目标值范围内. 由于复杂工业过程的工艺指标难于在线测量且与控制回路输出之间的动态特性具有强非线性、强耦合、难以用精确模型描述、随生产边界条件变化而变化的综合复杂性,因此, 难以采用已有优化控制方法, 运行控制只能采用人工设定的控制方式. 由于人工控制不能及时准确地随运行工况调整设定值, 难以将工艺指标控制在目标值范围内, 甚至造成故障工况.本文提出了根据运行工况实时调整控制回路设定值, 通过控制系统跟踪调整后的设定值, 将工艺指标控制在目标值范围内的过程优化运行的混合智能控制方法. 该方法由控制回路预设定模型、前馈补偿与反馈补偿器、工艺指标预报模型、故障工况诊断和容错控制器组成. 在某选矿厂22台竖炉组成的焙烧过程的应用案例, 证明了所提出方法的有效性.     

一种多变量系统的内模解耦控制设计方法

针对多变量强耦合的被控系统，提出了一种简化的内模解耦控制设计方法。其宗旨是首先根据对象的名义模型，设计常数阵预补偿器，对其进行对角优势化，进而利用补偿后的主对角线元素作为内模控制设计的内部模型，并基于此内部模型设计多通道内模控制器，同时设计了对角形滤波器。对某加热炉温度控制系统的仿真研究结果表明了该方法的有效性，控制系统具有很好的解耦能力和较强的鲁棒性。算法简单，易于实现，具有较好的工程应用价值。     

基于逆向解耦的BTU协调系统内模控制设计

针对火电单元机组协调系统的多变量强耦合特点,提出一种基于内模控制器与解耦器一体化思想的内模解耦控制方法.区别于一般的多变量内模控制,将解耦技术与内模控制相结合,同时具有解耦器和内模控制器的特性.首先根据相对增益系数矩阵选择控制主通道,然后通过基于逆向解耦的原理设计控制器,其计算过程简单并且适用于高阶对象.最后以300MW单元机组为控制对象,在MATLAB/SIMULINK环境下,仿真并验证了控制器在不同工况下均可以实现较好的控制品质,具有较强的鲁棒性.     

一类非线性多变量对象的解耦内模控制

针对化工行业中常见的多变量非线性问题,提出了基于全局多模型的解耦内模控制方案。将非线性对象在工作区域的顶点线性化得到线性化模型,内部模型采用其加权形式,再用每个顶点模型求局部解耦控制器,最后加权得到全局控制器。与分散控制方案相对比,只需少数几个局部线性化模型就可设计解耦控制器,计算量小,并且实现了系统的解耦,有更好的实用性。仿真结果证明了该设计方法的可行性及其优点。     

基于内模解耦的IPMSM矢量控制仿真研究

在永磁同步电机的研究中,针对永磁同步电机的非线性和参数的不确定性以及采用矢量控制后电压与电流之间的强耦合性,为抑制系统非线性影响,消除干扰,采用基于内模控制(IMC)的矢量控制,克服传统的PI控制不能动态解耦以及对电机参数敏感的问题.从同步速d-q坐标系下凸极式永磁同步电机(IPMSM)数学模型及其矢量控制的基本原理出发,对交叉耦合关系进行了理论分析,引入了内模控制方法,设计了转子磁链定向和内模控制的电流调节器.在MATLAB下搭建了系统的仿真模型进行仿真,结果表明,所提出的内模控制器在模型匹配和失配的情况下均能提供良好的解耦效果,为优化设计提供了有效参考依据,可在线调节.     

基于奇异值分解的内模控制方法及在非方系统中的应用

针对复杂工业生产过程中常常出现的输入与输出变量数目不相等的非方系统, 首次提出一种基于奇异值分解(Singular value decomposition, SVD)的内模控制(Internal model control, IMC)新方法. 该方法通过添加补偿项实现对非方系统的解耦并消除不可实现因素, 并应用SVD矩阵理论设计一种非对角型滤波器, 使控制系统不仅具备良好的高维解耦能力和响应速度快的优点, 而且因设置新型滤波结构而具备极强的鲁棒性. 仿真结果表明了这种方法的有效性和可靠性.     

基于逆向解耦的球磨机系统的PID控制

球磨机系统是一个典型的多变量大时延非线性系统,各个控制量间存在严重的耦合,所以直接对其进行PID控制有些困难.针对上述问题,先利用逆向解耦构造出逆向解耦控制器,将原系统分解成两个单入单出的系统.然后利用基于内模控制的PID控制器参数整定的方法,可以直接获得PID控制器的各个参数,并且在模型失配的情况下进行了仿真研究.结果表明:逆向解耦简便实用,较传统解耦有一定优越性,所整定的PID参数有良好的调节品质,且具有很强的鲁棒性.     

基于自适应磁通观测器的内模解耦矢量控制系统

无速度传感器矢量控制系统中存在两个关键性的问题,即速度辨识的稳定性问题和控制器结构问题.本文提出一种新型的基于自适应磁通观测器的内模解耦矢量控制系统.首先,利用鲁棒控制理论和求解线性矩阵不等式选取观测器增益,保证了观测器的全局稳定性.然后通过内模控制实现动态解耦,克服了PI控制不能动态解耦和其他解耦方法中对参数敏感的问题.仿真结果表明:系统对参数变化具有较强的鲁棒性,取得较好的解耦效果和系统控制性能.     

基于支持向量机逼近的内模控制系统及应用

针对同步发电机组汽门系统, 文章研究了一种基于支持向量机逼近的内模控制系统. 所研究的控制系统包括两个主要部分: 支持向量机逼近逆控制器、内模框架下的不确定性补偿. 由基于泰勒扩展的输入输出逼近模型计算逆控制律, 并由非线性系统辨识来实现. 同时, 采用一个鲁棒滤波器实现内模框架下的不确定性补偿. 针对汽门系统的仿真实验验证了该控制系统的优良性能.     

双输入双输出时滞过程解耦Smith 控制

针对实际工业过程控制中常见的双输入双输出时滞过程,提出基于Smith预估补偿控制的反向解耦控制器设计方法。通过对系统解耦后的对象采用内模控制思想设计Smith预估控制器,并讨论控制系统对象为一阶加纯滞后（FOPDT）模型下其控制器的实现方法和系统鲁棒稳定性分析。结合实际过程中的模型实例,该解耦控制方案使得系统各路输出响应完全解耦并具有较好的标称性能和鲁棒性。仿真实例验证了该方案的有效性和优越性。