增量式多变量预测函数控制及其在气体分馏装置中的应用

针对传统的比例-积分-微分(PID)控制应用于多变量、大滞后的复杂过程时无法获得满意控制效果的问题,该文提出一种增量式多变量预测函数控制(IMPFC)算法。该算法利用过程阶跃响应数据建立增量式传递函数矩阵模型,采用单点线性化方法直接递推出过程预测输出,并对控制增量进行优化求解,解决了位置式预测函数控制算法对控制量约束的不足,使控制量变化更加平缓。通过对预测输出误差和未来的设定值进行多项式拟合,克服了模型失配问题,使预测输出更接近于参考轨迹。在气体分馏装置中的应用表明,该文方法具有良好的跟踪性、鲁棒性和抑制干扰的能力,其控制品质优于传统PID控制。

基于NLJ优化算法的多变量预测函数控制

基于差分方程模型推导了多变量预测函数控制算法,使其具有更加广泛的适用性.利用NLJ算法处理预测函数控制中的约束问题,简单明了,没有繁琐的数学公式推导,仿真结果证明了该算法的有效性,为预测控制约束问题的处理提供了一种新的途径.

气垫式网前箱的多变量预测函数控制

介绍并分析了多变量预测函数控制的基本原理和特点。针对网前箱的线性模型,设计了网前箱的多变量预测函数控制,并进行了仿真,获得了较好的控制效果。

基于Smith控制与预测函数控制的再热汽温多变量控制快速计算方法

针对再热汽温控制系统控制变量多、控制难度大等问题,提出了一种基于Smith控制与预测函数控制(PFC)的多变量控制快速计算方法。首先,将再热汽温多变量控制系统分解为三个单变量控制系统,在每个单变量控制系统中,将其中两个控制量作为干扰项;其次,根据Smith控制思想,设计每个单变量控制系统;最后在改进预测函数控制的性能指标的基础上,综合考虑三个单变量控制系统,实现对再热汽温度的控制。再热汽温控制仿真实验表明所提方法的计算速度是传统约束条件下预测控制的50倍左右,并且调整参数少,物理意义明确。实验结果表明该算法在现场使用中能够有效地提高再热汽温控制品质。

定量水分预测函数多变量控制的研究

造纸工业抄纸过程中,定量和水分的控制品质直接影响纸张的质量。针对其中存在的大时滞、大惯性以及强耦合的特点,提出了基于一阶加纯滞后对象的多变量预测函数控制算法。通过优化多变量性能指标求得控制律,并参考Smith预估思想对滞后时间进行补偿。定量水分系统的仿真结果说明了该算法能较好地达到控制性能的要求,并具有良好的鲁棒性。

燃油温度的多变量模糊预测函数控制

燃油供给温度的精确控制是一个具有非线性特性的流体加热供给多变量控制问题,实际测试表明,现有的单回路PID控制很难实现对燃油供给温度的动态跟踪控制,影响燃油的充分喷射、雾化及其与空气的混合,使部分燃油得不到充分燃烧,造成了能源浪费和环境污染。基于粒子群优化模糊预测函数控制(PSO-F-MPFC)的油料燃烧供给温度多变量解耦控制方法,通过与PID控制方法的比较,以及在阳极焙烧炉重油燃烧供给温度的动态跟踪控制应用表明,该方法优于原有燃油燃烧系统的PID控制,实现了燃油供给温度的动态跟踪精确控制。

预测函数控制及其在三容水箱中的应用

介绍和分析了预测函数控制方法,将基于前馈补偿解耦的多变量预测函数控制算法应用到三容水箱液位控制系统中。采用该方法对三容水箱液位控制系统进行了控制系统设计和仿真研究,仿真结果表明,该方法是一种计算简单、鲁棒性强、抑制干扰能力好、控制精度高的十分有效的控制方法。

感应电机最小定子电流的PI预测函数控制

研究感应电机效率优化问题,针对目前传统控制方法在电动机动态时为使电机能够提高响应性能而无法兼顾效率优化的缺点,设计了一种基于多变量PI预测函数的最大转矩电流比控制策略。通过引入预测输出误差项,构建具有比例、积分性质的多变量预测函数控制器,并应用到感应电机电流环控制中。能够有效地控制定子电流励磁分量与转矩分量,从而实现电动机转子磁链与转速的解耦控制。改进型多变量PI预测函数控制策略具有跟踪效果好、抗干扰能力强、无超调、稳态误差小的优点,兼顾了感应电机的动态效率与转速响应速度。同时该算法与传统预测控制器结构类似,便于广大工程人员设计实现,适用于电动汽车中的驱动电机。

真空钎焊温度的建模与解耦控制

真空钎焊炉中温度的精确控制是一个多变量控制问题,为实现钎焊温度的精确控制,以真空钎焊现场实际采集的数据为基础,辨识出真空钎焊炉温区温度一阶模型,提出一阶滞后系统的多变量预测函数解耦控制算法,得到一个解析的控制量计算方程,实现钎焊温度一阶滞后系统的多变量预测函数解耦控制。仿真和实际运行结果表明,该控制方法优于传统或改进的PID控制系统,具有很好的控制效果。

基于纳什优化的异型管自动焊设备解耦控制问题

针对特定异型管材专用焊接工装设备自动控制的解耦算法问题开展研究,利用非接触式位移传感器与码盘数据作为输入,电机带动异型管转动角速度、焊枪头部与被焊工件表面距离控制为输出,基于二阶滞后模型和过程辨识方法建立了系统预测模型,就MIMO系统的耦合性进行了分析,采用多变量解耦预测函数算法对模型预测过程进行描述,通过引入基函数、分散优化策略等,采用纳什优化方法,实现了系统的解耦控制,仿真结果表明该方法具有很好的控制特性。

丁二烯装置脱重脱轻精馏单元先进控制研究与应用

针对丁二烯装置脱重脱轻精馏单元在生产过程中存在干扰多、耦合严重、产品质量难以保证等问题,常规PID控制难以解决,采用基于DeltaV DCS内嵌的多变量预测控制技术建立先进控制系统,通过装置阶跃测试辨识得到脱重脱轻精馏单元传递函数矩阵模型。应用表明:该系统提高了过程控制平稳性,使主要工艺参数波动均方差减少50%以上。