油砂蒸汽辅助重力泄油汽液界面智能调控模型优选

为了在油砂蒸汽辅助重力泄油开发过程中,根据不同时刻井筒沿程蒸汽腔发育状况实时调整注采温度差(Subcool),以防止蒸汽突破并提高热量利用效率,开展了汽液界面智能调控模型比例-积分-微分(PID)控制方程的系数优选研究。以蒸汽腔内液池为研究对象、Subcool为调控目标,依据热量守恒和物质平衡原理建立了PID控制方程系数优选数学模型,采用该模型和Ziegler-Nichols(Z-N)整定法优选了适用于加拿大M区块的汽液界面智能调控模型,并通过数值模拟评价了应用效果。研究结果表明:当采用比例、积分和微分系数组合时,进一步缩短了注采温度差达到Subcool目标值的时间,提高收敛速度和健壮性。与常规注汽相比,模型优选方法下智能注汽显著改善了井筒沿程蒸汽腔均匀扩展程度,提高产油量的同时降低了汽油比,模拟结果与Z-N整定法相似,但模型优选法简化了智能调控模型的优选过程,更为方便快捷。

控制系统的辨识建模及微粒群优化设计

针对控制系统的传递函数建模与控制器的参数优化问题,提出了基于Prony和微粒群优化(PSO)算法的设计方案。首先在被控对象的输入端施加一个脉冲信号,然后对其输出信号进行Prony分析,得出该被控对象的传递函数,最后采用改进PSO算法进行控制器的参数优化设计。基于辨识的Prony算法可快速准确得出被控对象的传递函数;基于T-S模型模糊自适应的改进PSO算法(T-SPSO算法)依据种群当前最优性能指标和惯性权重自适应惯性权重取值,较好解决了PSO算法的早熟问题,可以更好地优化控制器参数。该方案实现了控制系统的精确建模与优化设计,仿真结果验证了所提方案的有效性。

含高阶导数积分型性能泛函极值存在的必要条件

对性能泛函求极值用欧拉(Euler)方程和横截条件,现有文献仅讨论性能泛函形式为J(x)=∫tft0L(x,x,t)dt,即状态量x最高为一阶导数的Euler方程和横截条件.用数学归纳法推导出状态变量x为高阶导数的性能泛函极值的必要条件,并以二阶导数为例,用Matlab进行了极值求解.

不连续的斜微分系统

绘出关于不连续分布函数的科导数定义以及微积分换元公式,得到斜导数与L-S积分之间的关系式,建立了斜微分系统与做分系统之间的联系并讨论其最优控制。

基于斜坡响应的实用闭环系统辨识方法及其应用

火电机组在运行过程中,一般不允许进行开环试验,这不利于控制策略的优化。为解决该问题,提出一种基于斜坡响应并考虑前馈控制的闭环系统辨识方法。通过理论分析,推导出包含PID控制器、前馈控制器和二阶惯性加纯延迟系统的闭环系统最小二乘形式,根据运行数据辨识出二阶惯性加纯延迟对象的参数值。在此基础上,提出基于鲁棒性约束的PI控制器参数整定方法,采用最大灵敏度函数作为约束,通过遗传算法对性能指标进行优化,得到优化参数。将所提出的闭环系统辨识方法及控制器参数优化方法应用于某机组的低压加热器,运行数据表明优化后的控制器能够明显提高系统的动态跟踪性能与稳态抗干扰性能,减小动态过程中的超调量和稳态过程中的水位波动范围。

基于PSO带式输送机PID控制器参数智能整定的适应度函数设计

带式输送机是一种现代化生产中重要连续运输设备,为提高其速度控制性能,解决调速过程存在的平均加速度不合理,超调量和振荡大的问题,设计出一种变权综合型适应度函数。该适应度函数中的误差绝对值积分部分用于优化比例-积分-微分(Proportional-integral-derivative,PID)控制器的综合性能;加速度调节部分用于在符合现行带式输送机设计规范前提下设定平均加速度;超调量抑制部分用于实现被控对象的响应速度无超调和振荡;稳态误差抑制部分用于保证被控对象响应速度的稳态误差为零。仿真试验结果表明,采用基于变权综合型适应度函数的粒子群优化算法(Particle swarm optimization,PSO)智能整定PID控制器参数,实现带式输送机平稳调速,平均加速度符合带式输送机设计规范且可调,响应速度快,无超调、无振荡、零稳态误差,有效降低对带式输送机造成损坏,提高控制性能;其适应度函数的参数易于获取、PID控制器的初始参数可随机设置,参数整定过程简便,易于实现,利于工程应用,在煤炭、港口、电力、矿山、冶金、化工、农业等领域具有重要应用价值。