二自由度imc--pid及多模型切换控制研究

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1、北京化工大学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：扬鱼童日期：关于论文使用授权的说明2Dl牛S弓0学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复

2、印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在一年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：导师签名：日期：)DI上卜5．301／刃妒．厂．彻f1IIIIIlllllIIIIIInlllloll学位论文数据集一诈628342中图分类号TP273学科分类号510．80lO论文编号1001020140818密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工

3、大学作者姓名杨海亮学号2011200818获学位专业名称控制科学与工程获学位专业代码08110l课题来源企业实际项目研究方向先进控制论文题目二自由度IMC-PID及多模型切换控制研究关键词二自由度IMC．PID，结构奇异值，多模型，模型预测控制．聚类算法论文答辩日期2014．05．25·论文类型应用研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教9币赵众教授北京化工大学复杂工业过程先进控制评阅人1李大字教授北京化工大学控制科学与工程评阅人2沈栋副教授北京化工大学控制理论评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席李大字

4、教授北京化工大学控制科学与工程答辩委员1楚纪正教授北京化工大学过程建模与仿真答辩委员2沈栋副教授北京化工大学控制理论答辩委员3彭璇副教授北京化工大学化工过程优化与控制答辩委员4夏涛副教授北京化工大学计算机仿真系统答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745．9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要二自由度IMC．PID及多模型切换控制研究现如今，在生产工艺不

5、断改进的同时，对于整个过程控制的水平要求也日益提高。普通的PID控制器对于有些较为复杂的控制回路难以进行优良的控制，而PID控制器在工业生产过程中具很高的使用率，所以对普通的PID控制器进行改进就变得非常有必要。在此背景下本文基于二自由度内模(TDF．IMC)控制结构对PID控制器进行了研究。实际生产过程中经常会遇到工况波动范围较大或操作条件变化较频繁等问题，而多模型控制为解决上述问题提供了很好的方法，因此本文针对多模型也展开了一些研究。具体的研究内容如下述几个方向：首先本文研究了如果通过二自由度内模控制器的结构来推导求解PI

6、D控制器参数的形式。运用系统的结构奇异值和带约束的IAE性能指标来整定TDF—IMC反馈滤波器器参数，运用IAE性能指标和超调约束来整定TDF．IMC反馈滤波器参数，最终根据TDF．IMC与PID控制器之间的参数的关系进行转换来求解出TDF-IMC—PID控制器的相关参数。最终仿真表明控制效果优良，值得在实际应用中进行推广。其次提出了～种多模型二自由度内模控制方案，用多模型来逼近大范围工况，用二自由度来保证良好的跟踪效果和抗干扰鲁棒性，并将K．means聚类算法进行改进，然后将采集到的数据进行区分，并建立模型集。通过仿真和实际

7、应用证明，该方法针对工况复杂多变、滞后时间长的北京化工人学硕士学位论文单回路具有很好的控制效果。最终成功的应用在脱己烷塔装置上，提高了产品质量和经济效益。最后本文针对模型集中模型个数多时控制精度高但是会造成过渡时间较长的问题进行了研究，通过多个模型集的方法有效的解决了上述问题。并提出了采用通用型MVC3原理以及线性二次高斯逆的最优问题来求解模型预测控制的加权矩阵，并将模型预测控制器与起作用集方法相结合实现了操作优化。关键词：二自由度IMC—PID，结构奇异值，多模型，模型预测控制，聚类算法ⅡABSTRACTRESEARCHIN

8、GoNTDF．IMC．PⅢANDMULI’r-MoDELSWITCHINGCoNTRoLInrecentyears，withthecontinuousimprovingoftheproductionprocess，theperformancerequiredforthepro